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II
AGRADECIMIENTOS
A mi alma mater la Universidad Autónoma Chapingo por brindarme la
oportunidad de desarrollarme profesionalmente, principalmente al departamento de
Preparatoria Agrícola y al Departamento de la División de Ciencias Forestales por
cimentar esas bases del conocimiento de mi formación académica.
Además de adquirir conocimientos culturales y deportivos, por darme la oportunidad
de conocer casi en su totalidad a nuestro país, México, y conocer sus diferentes
culturas, costumbres e idiomas, en general gracias por darme la oportunidad y el
privilegio de gozar de todos los servicios que brinda tan hermosa universidad, por
conocer a mi segunda familia, los cuales lo conforman cada uno de mis compañeros
y profesores desde el primer año hasta el séptimo año escolar.
A Modesto Morales por su apoyo incondicional durante toda mi estancia en la
universidad y por ser una excelente persona, a mis amigos de generación Joakín
Parra Álvarez, Raúl Ramírez Contreras, Sergio Mendoza Celino, Jorge Torrijos
Almazán, Walther Peñate Arcos, amigos inseparables, a mis amigas Azucena
Padrón Aguilar, Brenda López Garcia, Monserrat Mosso Moran, Cecilia Cruz
Ignacio, Hulda Velásquez, Daniela López Avalos, agradezco su apoyo, comprensión
y tolerancia, a mi amiga de preparatoria Ana Villegas Vera por ser una persona con
un gran corazón, siempre transparente, y comprensible, por siempre estar cuando
requiero de su amistad, y por su amistad duradera, a Landy, Estrella y Magdali
amigas y compañeras de cuarto, por su compañía y su confianza.
A mi sensei Miguel García quien me instruyo en el arte marcial del judo, por su
paciencia, por motivarme en cada entrenamiento para dar lo mejor de mí, a cada
uno de mis Ukes que me apoyaron en la práctica de las técnicas, para
perfeccionarlas, en general a mis compañeros judokas; Hector, Hugo, Carolina,
Bruno, Luz, kari, Raúl, Alondra, Artemio, Mayra, Mayte, Marco, Salvador, Daniel,
III
Lupita, Camile, Enrique, Ricardo, Alexis, Kenia entre otros compañeros, que,
durante ese tiempo formaron parte de mi familia Judoka.
A Lourdes, Fer, Moy, Augusto y Nicasio por haber coincidido en el mismo lugar y
que a pesar del poco tiempo de conocernos siempre me brindaron de su apoyo de
todas las formas posibles.
A mis amigos del grupo vida VJ por hacerme ver un mundo diferente de la vida y
ensenarme que estamos en un proceso de transformación en nuestras vidas.
A la congregación Alto refugio y Vino Nuevo campus Chihuahua por acogerme con
mucho amor.
A Diana y Yuliana quienes conocí al final de este proceso y nos correspondió vivir
juntas la experiencia de concluir la tesis profesional y así cerrar este ciclo académico
universitario.
Y finalmente a Juan José Olvera Galán y Mauricio Esteban Santiago por su amistad
y apoyo…
IV
DEDICATORIA
Dedico esta tesis primeramente a Dios por ser mi fuerza y mi inspiración cada día.
A mis padres
Francisco Mendoza Nandho y Bernarda Yerbafria Granjeno por cimentar las
primeras bases de mi formación personal y por su apoyo brindado hasta este
momento de mi vida.
A mis hermanas
Norma, Karina y Selena por confiar en mí, por su admiración, por su amor, su
apoyo, su amistad, por escucharme, por ser mi fuente de motivación para concluir
la carrera por que a pesar de estar a kilómetros de distancia siempre estuvieron
presentes en mí.
A mis sobrinitos
Axel Ariel y Sinahì quienes con su carisma e inocencia me enseñan lo hermoso de
la vida.
A mis abuelitas (o)
Cornelio Yerbafria Reyes, Adelaida Grangeno Barquera y Otilia Nandho Pejay por
su amor y paciencia.
MUCHISIMAS GRACIAS!
V
RECONOCIMIENTOS
A la Dirección General de Investigación y Posgrado, ya que la presente tesis se
realizó como parte del proyecto estratégico de investigación: Manejo Forestal y
Gestión Integral de los recursos Hidricos en la Estación Forestal Experimental
Zoquiapan, durante el periodo 2015-2016, auspiciado por el mismo, y coordinado
por el Dr. Isidro Villegas Romero, profesor investigador de la División de Ciencias
Forestales.
A mis asesores de tesis el Dr. Isidro Villegas Romero, al Dr. José Francisco Zamudio
Sánchez, a la Dra. Antonia Macedo Cruz, al Ing. Geol. Luis Velázquez Ramírez y
al MC. Guillermo Carrillo Espinosa, por su valioso tiempo, dedicación y a sus
acertadas revisiones para la conclusión de la presente tesis.
VI
INDICE GENERAL
CONTENIDO PAG.
AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. II
DEDICATORIA ...................................................................................................... IV
RECONOCIMIENTOS ............................................................................................. V
INDICE GENERAL ................................................................................................. VI
INDICE DE FIGURAS ............................................................................................ IX
INDICE DE CUADROS .......................................................................................... XI
RESUMEN ............................................................................................................ XII
SUMMARY ........................................................................................................... XIII
1. INTRODUCIÓN ................................................................................................... 1
2. JUSTIFICACION ................................................................................................. 2
3. OBJETIVOS ........................................................................................................ 3
3.1. Objetivo general ............................................................................................. 3
3.2. Objetivos particulares ..................................................................................... 3
4. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.............................................................................. 4
4.1. Ciclo hidrológico ............................................................................................. 4
4.2. Cuenca ........................................................................................................... 5
4.2.1. Funciones de la cuenca ............................................................................ 6
4.2.2. Clasificación de cuencas ........................................................................... 7
4.2.3. Características morfológicas de la cuenca .............................................. 10
4.2.4. Importancia del agua y la cuenca ............................................................ 11
4.3. Sistemas de información geográfica (SIG) ................................................... 14
4.3.1. Componentes de un SIG ......................................................................... 15
4.3.3. Aplicaciones de los SIG .......................................................................... 17
4.3.4. Casos de estudio en la aplicación de los SIG en cuencas ...................... 20
4.3.5. Fuentes de información cartográfica ....................................................... 21
4.3.5.1. Fuentes de información primarias ...................................................... 22
4.3.5.2. Fuentes de información secundaria ................................................... 23
VII
4.3.6. Los SIG y la cuenca ................................................................................ 24
5. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................ 25
5.1. Recopilación de información ........................................................................ 25
5.2. Preprocesamiento de la información ............................................................ 26
5.3. Procesamiento de la información ................................................................. 28
5.3.1.Extracción de las capas vectoriales ......................................................... 28
5.3.2. Generación de las capas raster .............................................................. 29
5.4. Manipulación y analisis de la información .................................................... 30
5.4.1. Unidades de medida ............................................................................... 30
5.4.1.1. Área y perímetro de la microcuenca .................................................. 30
5.4.1.2. Altitud mínima, máxima y media de la microcuenca .......................... 31
5.4.2. Parámetros de forma............................................................................... 32
5.4.2.1 Coeficiente de compacidad (Kc) ......................................................... 32
5.4.2.2 Coeficiente de masividad (km) ............................................................ 34
5.4.3. Parámetros de relieve ............................................................................. 35
5.4.3.1. Curva hipsométrica ............................................................................ 35
5.4.3.2. Elevación media de la cuenca ........................................................... 38
5.4.3.3. Pendiente media de la microcuenca .................................................. 39
5.4.4. Parámetros relativos a la red hidrográfica ............................................... 42
5.4.4.1. Orden de la red hidrográfica .............................................................. 42
5.4.4.2. Densidad de drenaje .......................................................................... 47
5.4.4.3. Perfil del cauce principal .................................................................... 48
5.4.4.4. Pendiente media del cauce principal.................................................. 52
5.4.4.5. Tiempo de concentración ................................................................... 53
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 54
6.1. Productos cartográficos del SIG ................................................................... 54
6.1.1. Cartografia base ...................................................................................... 54
6.1.1.1. Ubicación geográfica .......................................................................... 54
6.1.1.2. Ubicación geopolítica ......................................................................... 55
6.1.1.3. Ubicación hidrológica ......................................................................... 56
6.1.2. Cartografía del medio físico .................................................................... 57
VIII
6.1.2.1. Clima .................................................................................................. 57
6.1.2.2. Edafología .......................................................................................... 58
6.1.2.3. Geología ............................................................................................ 61
6.1.2.4. Fallas y fracturas ................................................................................ 62
6.1.2.5. Fisiografía .......................................................................................... 63
6.1.2.5.1. Provincia fisiográfica ................................................................... 64
6.1.2.5.2. Subprovincia fisiográfica ............................................................. 65
6.1.2.5.3. Sistema de topoformas ............................................................... 66
6.1.2.6. Elevaciones ........................................................................................ 67
6.1.2.7. Pendientes ......................................................................................... 69
6.1.2.8. Exposiciones ...................................................................................... 70
6.1.3. Cartografia del medio biótico ................................................................... 72
6.1.3.1. Vegetación ......................................................................................... 72
6.1.4. Cartografía hidrológica ............................................................................ 74
6.1.4.1. Indices morfométricos ....................................................................... 74
6.1.4.1.1. Unidades de medida ................................................................... 74
6.1.4.1.2. Parámetros de forma .................................................................. 75
6.1.4.1.3. Parámetros de relieve ................................................................. 75
6.1.4.1.4. Parámetros relativos a la red hidrográfica .................................. 77
6.1.4.2. Resumen de los índices morfométricos ............................................. 81
7. CONCLUSIONES ............................................................................................. 83
8. RECOMENDACIONES ..................................................................................... 85
9. FUENTES CONSULTADAS ............................................................................. 86
10. COMO CITAR ESTA TESIS ....................................................................... 92
IX
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ciclo hidrológico (Elaboración propia, 2016). .......................................... 4
Figura 2. Clasificación de cuencas según su forma. .............................................. 8
Figura 3. Componentes principales de un SIG (Elaboración propia, 2016). .......... 17
Figura 4. Fuente de información cartográfica (Hasen, 2008). ............................... 23
Figura 5. Definición del sistema de coordenadas en el software ARCGIS. ........... 26
Figura 6. Correcciones de imperfecciones del MDE con el software Arcgis. ........ 27
Figura 7. Extracción del MDE del área de la EFEZ. .............................................. 27
Figura 8. Generación de la microcuencas en el software Arcgis. .......................... 28
Figura 9. Extración de las capas vectoriales en el software Arcgis. ...................... 29
Figura 10. Generación de las pendientes y orientaciones en el software Arcgis. . 30
Figura 11. Calculo del área y perímetro de la microcuenca. ................................. 31
Figura 12. Consulta de las altitudes en la tabla de atributos del MDE. ................. 32
Figura 13. Curva hipsométrica de una cuenca (Becerra, 2007). ........................... 35
Figura 14. Reclasificación de elevaciones en el software Arcgis. ......................... 36
Figura 15. Conversión del archivo raster a vectorial. ............................................ 37
Figura 16. Calculo de área entre curvas mediante la herramienta summarize...... 37
Figura 17. Exportación de datos en formato tex file. ............................................. 38
Figura 18. Generación del mapa de pendientes en porcentaje. ............................ 40
Figura 19. Interpolación del mapa de pendientes y la microcuenca. ..................... 41
Figura 20. Generación de resultados a través de la función Zonal Statistics as table.
.............................................................................................................................. 42
Figura 21. Generación del flujo de accumulación. ................................................. 43
Figura 22. Aplicación del algebra de mapas.......................................................... 44
Figura 23. Aplicación de stream link. ..................................................................... 44
Figura 24. Generación del número de orden de corrientes en la microcuenca. .... 45
Figura 25. Exportación del archivo raster (orden de corrientes) a vector. ............. 46
Figura 26. Calculo de las longitudes de corrientes de la microcuenca. ................. 46
Figura 27. Pendiente media del cauce principal (Elaborado por el autor, 2016). .. 48
Figura 28. Exportación del cauce principal en un solo archivo vectorial. .............. 49
X
Figura 29. Unión del cauce principal, con la herramienta Editor. .......................... 50
Figura 30. Interpolación del MDE y el cauce principal (shape).............................. 50
Figura 31. Aplicación de la herramienta profile graph para generar el perfil de cauce.
.............................................................................................................................. 51
Figura 32. Consulta de la longitud del cauce principal. ......................................... 52
Figura 33. Ubicación geográfica de la microcuenca Río Zoquiapan. .................... 55
Figura 34. Ubicación geopolítica de la microcuenca Río Zoquiapan. .................... 56
Figura 35. Ubicación hidrológica de la microcuenca Río Zoquiapan. .................... 57
Figura 36. Unidad climática de la microcuenca Río Zoquiapan............................. 58
Figura 37. Edafología de la microcuenca Río Zoquiapan. ..................................... 59
Figura 38.Geología de la microcuenca del Río Zoquiapan. .................................. 62
Figura 39. Fallas y fracturas en la microcuenca del Río Zoquiapan. ..................... 63
Figura 40. Provincia fisiográfica de la microcuenca río Zoquipan. ........................ 65
Figura 41. Subprovincia fisiográfica de la microcuenca río Zoquiapan. ................ 66
Figura 42. Sistema de topoforma de la microcuenca río Zoquipan. ...................... 67
Figura 43. Elevaciones de la microcuenca Río Zoquiapan. .................................. 68
Figura 44. Pendientes del terreno de la microcuenca del Río Zoquiapan. ............ 69
Figura 45. Exposiciones del terreno de la microcuenca Río Zoquiapan. ............... 71
Figura 46. Vegetación y uso de suelo de la microcuenca Río Zoquiapan. ............ 73
Figura 47. Curva hipsométrica de la microcuenca Río Zoquiapan. ....................... 77
Figura 48. Red hidrográfica de la microcuenca del Río Zoquiapan. ...................... 79
Figura 49. Cauce principal de la microcuenca Río Zoquiapan. ............................. 80
Figura 50. Perfil topográfico del cauce principal de la microcuenca. ..................... 80
XI
INDICE DE CUADROS
Cuadro 1. Clasificación de tamaño de cuencas. ..................................................... 9
Cuadro 2. Valores para el índice de compacidad de Gravelius. ........................... 33
Cuadro 3. Valores para el coeficiente de masividad. ............................................ 34
Cuadro 4. Clasificación de la elevación media de una cuenca.............................. 39
Cuadro 5. Gradiente de pendiente. ....................................................................... 40
Cuadro 6. Clasificación de la densidad de drenaje. .............................................. 48
Cuadro 7. Valores para el parámetro del tiempo de concentración. ...................... 53
Cuadro 8. Tipos de suelo presentes en la microcuenca. ....................................... 59
Cuadro 9. Elevaciones y área que cubre en la microcuenca. ............................... 68
Cuadro 10. Pendientes del terreno y área que cubre en la microcuenca. ............. 70
Cuadro 11. Exposición y área del terreno que cubre en la microcuenca. ............. 71
Cuadro 12. Tipos de Vegetación presentes en la microcuenca. ........................... 74
Cuadro 13. Relación del gradiente altitudinal con respecto a las áreas. ............... 75
Cuadro 14. Resumen de los índices morfométricos de la microcuenca. ............... 81
XII
RESUMEN
La presente investigación tuvo como objetivo generar un sistema de información
geográfica (base de datos) aplicado a la microcuenca del río Zoquiapan, que permita
ubicar, cuantificar y analizar los factores físicos y bióticos relacionados con la
captación y producción de agua y sirvan de base informativa para la orientación en
la toma de decisiones relacionadas con la planificación y uso de los recursos
naturales. Se generó la microcuenca del Río Zoquiapan a travez del software ArcGis
y el Modelo Digital de Elevación (MDE) del Instituto Nacional de Estadística y
Geografía (INEGI) con una resolución de 15 metros, misma en la que se ubica el
predio de la Estación Experimental Zoquiapan (EFEZ), mediante el MDE se generó
la capa de elevaciones, pendientes y exposiciones a la par de las capas vectoriales
(shapefile), se extrajeron las capas vectoriales de; clima, edafología, geología,
fisiografía (provincia fisiográfica, subprovincia fisiográfica y sistema de topoformas),
regiones hidrológicas, ubicación hidrológica, fallas y fracturas, tipos de vegetación.
Posterioemente se calcularon las características morfométricas de la microcuenca:
unidades de medida; área y perímetro, altitud mínima, máxima y media, parámetros
de forma; coeficiente de compacidad (Kc), coeficiente de masividad (km),
parámetros de relieve; curva hipsométrica, elevación media y pendiente media. Por
último se calcularón los parámetros relativos a la red hidrográfica; orden de la red
hidrográfica, densidad de drenaje, perfil y pendiente media del cauce principal y
tiempo de concentración.
Palabras clave: Microcuenca, Modelo Digital de Elevación (MDE), Shapefile,
parámetros morfométricos
XIII
SUMMARY
The objective of this research was to generate a geographic information system
(database) applied to the micro-basin of the Zoquiapan River, which allows locating,
quantifying and analyzing the physical and biotic factors related to the collection and
production of water and serve as an information base. for guidance in making
decisions related to the planning and use of natural resources. The micro-basin of
the Zoquiapan River was generated through the ArcGis software and the Digital
Elevation Model (MDE) of the National Institute of Statistics and Geography (INEGI)
with a resolution of 15 meters, which is the site of the Zoquiapan Experimental
Station (EFEZ). the MDE generated the layer of elevations, slopes and exposures,
along with the layers in vector file (shapefile), vector layers were extracted from;
climate, edaphology, geology, physiography (physiographic province, physiographic
subprovince and topoform system), hydrological regions, hydrological location, faults
and fractures, vegetation types. Subsequently, the morphometric characteristics of
the micro-basin were calculated: units of measurement; area and perimeter, the
minimum, maximum and average altitude of the micro-basin, shape parameters. In
addition to the compactness coefficient (Kc), mass factor (km), relief parameters;
hypsometric curve, the average elevation of the basin, average slope of the micro-
basin. Finally, the parameters related to the water network were calculated: the order
of the water network, drainage density, profile of the average slope of the main
channel and time of concentration.
KEYWORDS: Micro basin, Digital Elevation Model (MDE), shapefile, morphometric parameters.
1
1. INTRODUCIÓN
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) juegan un papel fundamental en la
toma de decisiones relacionados con el posicionamiento cartográfico de las
actividades de producción y conservación de cuencas. Los planificadores,
ejecutores y evaluadores de proyectos vinculados con escenarios que tienen bases
geográficas, requieren de datos e información para analizar y definir actividades en
los diferentes procesos y momentos en la toma de decisiones.
Los SIG permiten almacenar una gran cantidad de datos que al interrelacionarse
presentan la información no solo a través de cuadros o gráficos si no que permiten
visualizar la información ubicada geográficamente en un mapa. Su uso táctico
aporta soluciones a problemas complejos de investigación, planificación,
ordenamiento y gestión (CEA, 2010).
Mediante los SIG podemos manejar y crear modelos digitales de elevación del
terreno, llevar a cabo la delimitación y caracterización de cuencas, estudiar y
analizar la distribución espacial de los recursos naturales. La información generada
es imprescindible a la hora de gestionar los recursos ya que su análisis es clave en
la toma de decisiones en proyectos de desarrollo socioeconómico y ambiental.
Los SIG facilitan la ejecución de operaciones y análisis entre capas de datos de
información, permiten observar la distribución espacial de los resultados y son útiles
a la hora de visualizar y generar cartografía que muestre de forma clara los
resultados obtenidos. Los SIG son una tecnología fundamental para la gestión
hidrológica, ya que facilitan la realización de cálculos que hasta hace unos años se
llevaban a cabo manualmente, lo que suponía una mayor inversión en tiempo y en
muchas ocasiones, una menor precisión en los resultados (Beyanas, 2014).
2
2. JUSTIFICACION
La importancia de este trabajo de investigación radica en que se aborda el estudio
de los recursos naturales relacionados con el agua que aporta la subcuenca, dentro
de cual se encuentra el área ocupada por la Estación Forestal Experimental
Zoquiapan (EFEZ), la cual a su vez es un área forestal dada en propiedad a la
Universidad Autónoma Chapingo desde 1980, sujeta a Manejo Forestal
experimental desde esa década y en la cual se han desarrollado varios trabajos de
investigación específicos sobre la vegetación y fauna, principalmente, pero en la
cual no se ha logrado establecer un programa de investigación amplio e integral,
que incluya el estudio de los recursos naturales en su totalidad y su relación con la
sociedad, representada en este caso por los grupos de productores colindantes.
3
3. OBJETIVOS
Tomando en cuenta el conjunto de problemas relacionados con el manejo de los
recursos naturales, en la EFEZ y en la subcuenca en general, en esta investigación
se plantea generar la cartografía temática básica a nivel de microcuenca, la cual
permitirá derivar información específica de la zona ocupada por la EFEZ.
Por lo tanto se plantean el siguiente objetivo general y específicos:
3.1. Objetivo general
Generar el sistema de información geográfica aplicado a la microcuenca del río
Zoquiapan, que permita ubicar, cuantificar y analizar los factores físicos y bióticos
relacionados con la captación y producción de agua y sirvan de base informativa
para la orientación en la toma de decisiones relacionadas con la planificación y uso
de los recursos, agua, suelo y vegetación.
3.2. Objetivos particulares
Generar información espacial relacionada con los factores físicos que
determinan la capacidad de captación de agua de lluvia, almacenamiento y
escurrimiento de agua en la microcuenca.
Elaborar la cartográfica de acuerdo a los tipos de vegetación de la
microcuenca, que sirva como referencia para en estudios posteriores de la
cobertura y su relación con la producción de agua.
Elaborar la cartografía topográfica que permita estimar los índices
morfométricos que determinan el comportamiento hidrológico de la
microcuenca.
4
4. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
4.1. Ciclo hidrológico
Es un modelo conceptual que describe el almacenamiento y movimiento del agua
entre la biosfera, atmósfera, litosfera e hidrosfera, lo que se denomina sistema
climático. Este movimiento está influenciado por dos criterios, la energía solar y la
gravedad (Ordoñez, 2011).
Es un termino de importancia básica aplicable en el campo de la hidrología y puede
comenzar con la evaporación del agua en los océanos y en la superficie terrestre,
el vapor de agua se eleva hacia la atmosfera, posteriormente se condensa y
precipita sobre los océanos y la superficie terrestre (Figura 1).
Figura 1. Ciclo hidrológico (Elaboración propia, 2016).
5
Mientras precipita una parte se evapora y la otra es interceptada por la vegetación
o por las superficies de edificios, carreteras, etc. y regresa a la atmosfera mediante
la evaporación.
El agua que alcanza a llegar a la superficie del terreno, una parte es retenida por la
superficie (almacenamiento superficial) y la restante circula sobre la superficie y es
drenada por arroyos y ríos que más tarde desembocan en lagos o al oceano
(escorrentía superficial), una parte se evapora y la otra se infiltra misma que
satisface la húmedad de suelo y abastece los depósitos subterráneos, de donde
puede fluir en manantiales o hacia las corrientes de los ríos o bien descargar hacia
los oceanos.
4.2. Cuenca
La cuenca es el espacio del territorio en el cual naturalmente discurren todas la
aguas (provenientes de la precipitación, del deshielo, de los acuíferos, por cursos
superficiales o ríos) hacia un lugar único o punto de descarga (que usualmente es
un cuerpo de agua importante, como ríos, lagos u océanos) (Aguirre, 2011).
Springall (1974) define a la cuenca como la extensión del territorio comprendida
dentro de la línea divisoria topográfica o parteaguas, que determinan el área de la
cual se deriva el escurrimiento superficial.
Originalmente, la expresión de cuencas hidrográficas se utilizó para delimitar
físicamente aquella superficie o espacio del territorio natural que permitía diferenciar
la distribución de las vertientes de agua. Es decir se consideraba que una cuenca
hidrográfica era una porción del territorio drenada por un único sistema de drenaje
natural (FAO, 2007).
El concepto que ambas palabras encierran pasó a formar parte de las propuestas
de ordenamiento territorial que hacían diversas instituciones (sobre todo a nivel de
6
gobierno tanto nacional como local). Bajo este enfoque, se considera que la cuenca
era la unidad mínima de gestión desde la cual se podían manejar adecuadamente
las interacciones entre los factores naturales (de tipo geológico, biológico e
hidrológico) y los factores sociales (ligados principalmente a las actividades
productivas y de asentamientos de la población) (FAO, 2007).
La cuenca hidrográfica es una zona delimitada topográficamente que desagua
mediante un sistema fluvial, es decir la superficie total de tierras que desaguan en
un cierto punto de un curso de agua o río. Constituye una unidad hidrológica descrita
como una unidad físico-biológica y socio-política para la planificación y ordenación
de los recursos naturales (INEGI, 2016).
Así mismo, la cuenca hidrológica se define como la unidad del territorio,
normalmente delimitada por un parteaguas o divisoria de las aguas, en donde ocurre
en distintas formas y esta se almacena o fluye hasta un punto de salida que puede
ser el mar u otro cuerpo receptor interior, a través de una red hidrográfica de causes
que convergen en uno principal (INECC, 2016).
De acuerdo con Anaya (2012) los componentes de una cuenca hidrográfica son de
tipo biológicos, físicos y socioeconómicos. Entre los biológicos se encuentran los
bosques, los cultivos y en general la vegetación que conforma la flora, constituyendo
junto con la fauna este componente. Los físicos que son agua, suelo, subsuelo y
aire. Los socioeconómicos son las comunidades que habitan en la cuenca, las que
aprovechan y transforman los recursos naturales para su beneficio, construyen
obras de infraestructura, de servicio y de producción, los cuales elevan el nivel de
vida de estos habitantes.
4.2.1. Funciones de la cuenca
Los procesos de los ecosistemas que describen el intercambio de materia y flujo de
energía a través de la vinculación de los elementos estructurales del ecosistema
7
pueden ser vistos como un sistema donde dentro de la cuenca, se tienen los
componentes hidrológicos, ecológicos, ambientales y socioeconómicos (Ordoñez,
2011).
Faustino (2006) y Ordoñez (2011) clasifican las funciones de las cuencas en
ambientales, ecológicas, hidrológicas, y socioeconómicas. Las funciones
ambientales constituyen sumideros de CO2, albergan bancos de germoplasma,
regulan la recarga hídrica y los ciclos biogeoquímicos, conservan la biodiversidad y
mantienen la integridad y la diversidad de los suelos, la función ecológica provee
diversidad de sitios y rutas a lo largo de la cual se llevan a cabo interacciones entre
las características de calidad física y química del agua, provee hábitat para la flora
y fauna que constituyen los elementos biológicos del ecosistema y tienen
interacciones entre las características físicas y biológicas del agua. La función
hidrológica capta agua de las diferentes fuentes de precipitación para formar el
escurrimiento de manantiales ríos y arroyos; almacenamiento de agua en sus
diferentes formas y tiempos de duración. La función socioeconómica, suministra
recursos naturales para el desarrollo de actividades productivas que dan sustento a
la población, provee de un espacio para el desarrollo social y cultural de la sociedad.
4.2.2. Clasificación de cuencas
Las cuencas se clasifican según su forma, tamaño, por el origen de sus
escurrimientos y por el destino de sus escurrimientos.
Por su forma son clasificadas en alargadas, ovaladas, y circulares (Figura 2); Las
cuencas alargadas se refiere a que es más largo que ancho, y sus escurrimientos
discurren en general por un solo cauce principal. Las ovaladas sus escurrimientos
recorren cauces secundarios hasta llegar a uno principal por lo que su tiempo de
concentración será superior. Las circulares el tiempo de recorrido del agua dentro
del perímetro de la cuenca es aproximadamente igual que las ovaladas, se
caracterizan por tener tributarios más abundantes y el cauce principal corto, por lo
8
que el hidrograma de crecientes se presenta más elevado que las cuencas
alargadas de similares condiciones, siendo la descarga más elevada y demora
menos tiempo ante lluvias iguales.
Figura 2. Clasificación de cuencas según su forma.
Campos (2007), clasifica a las cuencas entre cuencas pequeñas y grandes, según
su comportamiento hidrológico, y aunque esta distinción está estrechamente
relacionada al tamaño o magnitud de la cuenca también influyen las características
de las tormentas y sus condiciones físicas en cuanto a pendiente altitud, tipos de
suelo y cobertura vegetal, etc. una cuenca es pequeña cuando la cantidad y
distribución del escurrimiento son influenciadas principalmente por las condiciones
físicas del suelo y su cobertura vegetal; en cambio, en una cuenca grande el efecto
del almacenamiento que la red de cauces y en los acuíferos es muy pronunciado.
En resumen una cuenca pequeña es sensible a las lluvias de alta intensidad y corta
duración y en la cual predominan las características físicas del suelo con respecto
a las del cauce. De acuerdo a esta definición la cuenca pequeña podrá variar desde
4 hasta 130 km2.
9
Aranda (1992), clasifica a las cuencas de acuerdo a su superficie de la siguiente
manera:
Cuadro 1. Clasificación de tamaño de cuencas.
RANGOS DE ÁREAS (km2) CLASIFICACIÓN
< 25 Microcuenca 25 a 250 Pequeña
250 a 500 Intermedia –pequeña
500 a 2500 Intermedia-grande 2500 a 5000 Grande
>5000 Muy grande
Fuente: Campos Aranda (1992) citado por Camino et al (2018).
Por el origen de sus escurrimientos son clasificadas en cuencas hidrográficas y
cuencas hidrológicas; las cuencas hidrográficas son unidades territoriales
delimitadas por un parteaguas que propician los escurrimientos superficiales de
agua originados por precipitaciones principalmente pluviales, donde aquellos
tienden a drenar y confluir hacia un mismo punto terminal ya sea exorreico,
endorreico o arrecio (Vega, 2015); o bien, se le define como el área delimitada por
divisorias de aguas desde la cual escurren flujos agua superficiales o subterráneas
hacia un río principal (Lugo, 1989; citado por INNEC, 2016).
La cuenca hidrológica está definida en la Ley de aguas nacionales como “la unidad
del territorio diferenciada de otras unidades, normalmente delimitada por un
parteaguas o divisoria de las aguas, línea poligonal formada por los puntos de mayor
elevación en dicha unidad, en donde ocurre el agua en distintas formas, y ésta se
almacena o fluye hasta un punto de salida que puede ser el mar u otro cuerpo
receptor interior, a través de una red hidrográfica de cauces que convergen y uno
principal, o bien el territorio en donde las aguas forman una unidad autónoma o
diferenciada de otras, aun sin que desemboquen en el mar. En dicho espacio
delimitado por una diversidad topográfica, coexisten los recursos agua, suelo, flora,
fauna, otros recursos naturales relacionados con estos y el medio ambiente
(Monterrosa, 2015).
10
Por el destino de sus escurrimientos son clasificadas en cuencas arréicas,
criptorréicas y endorreicas; la cuencas arréicas son aquellas que no vierten sus
aguas ni en un embalse interior ni en el mar, sino que los escurrimientos se pierden
en los causes por evaporación o infiltración sin que en este último caso se
conviertan en corrientes subterráneas. Las cuencas criptorréicas son aquellas
cuyos escurrimientos no corresponden a un drenaje superficial aparente sino que
carecen de una red fluvial permanente y organizada y corren como ríos
subterráneos. Las cuencas endorreicas son aquellas cuya área de captación,
conjunta su sistema de corrientes a un embalse o lago interior sin llegar al mar suele
llamarse también, cuencas lacustres y las cuencas exorreicas son aquellas cuencas
en las que la humedad drenada por sistema corriente llega al mar sea por vía
superficial o subterránea (Sánchez, 1987).
4.2.3. Características morfológicas de la cuenca
El escurrimiento del agua en una cuenca depende de diversos factores, siendo uno
de los más importantes las características morfológicas. Entre estas se puede
mencionar principalmente su área, pendiente, características del cauce principal,
como son longitud, pendiente y red hidrográfica (Springall, 1970).
Parteaguas: Es una línea imaginaria formada por los puntos de mayor nivel
topográfico y que separa una cuenca de los cuencas vecinas (Aparicio, 1994).
Área de la cuenca: Es el área en proyección horizontal encerrada por el
parteaguas, generalmente se determina con un planímetro y se expresa en
kilómetros cuadrados (Springall, 1970).
Pendiente de la cuenca: Característica de la cuenca, que tiene gran influencia en
los escurrimientos de la corriente. Existen varios métodos de cálculo para obtener
la pendiente de una cuenca, dependiendo del uso que se le vaya a dar al resultado
11
o bien al criterio que lo adquiera, algunos utilizados son el de Alvord, Horton y Nash
(Rodríguez 1981).
Elevación de la cuenca: En ocasiones es necesario conocer la elevación media de
la cuenca, frecuentemente se requiere conocer la variación en elevación de una
cuenca ó el porcentaje del área denominado por x elevación, ya que la elevación
media tiene uso y valor cuando la variación en elevación del área es mínima.
El cálculo de esta variable es importante, ya que tiene gran utilidad para comparar
las cuencas de diferentes tamaños (Rodríguez 1981).
Red hidrográfica: Consiste en el número y trayectoria de los escurrimientos y su
importancia radica en la eficiencia del drenaje de la cuenca, además la forma de
drenaje es un indicador de las condiciones del suelo y de la superficie de la cuenca
(Rodríguez 1981).
Las características de una red hidrográfica se describen de acuerdo con; la clase
de corrientes, número de orden de corrientes, longitud de corrientes, longitud de
tributarios, densidad de corrientes y densidad de drenaje.
Pendiente del cauce: Es la relación existente entre la diferencia de elevaciones de
los extremos de la corriente, es decir el desnivel existente entre esos dos puntos y
la longitud horizontal de dicho tramo (Rodríguez 1981).
4.2.4. Importancia del agua y la cuenca
El agua es un recurso relativamente renovable en la naturaleza, producto de la fase
líquida del ciclo hidrológico y constituye el compuesto químico fundamental para el
desarrollo y sostenimiento de las distintas formas de vida vegetal y animal existentes
sobre la superficie terrestre, incluyendo al hombre. Para cumplir con esta función
tan importante, el agua debe encontrarse en la naturaleza en cantidad suficiente y
12
calidad adecuada para los distintos organismos vivos, y para los diversos usos que
el hombre hace de este recurso, por lo que en esta condición, el hombre desarrolla
distintos mecanismos de interacción, volviéndose un organismo dependiente
totalmente de su disponibilidad.
Desde la perspectiva de la dependencia del hombre del recurso agua, se llega a
entender que la primera limitante que impone la naturaleza se encuentra en el ciclo
hidrológico, por medio del cual se determina la cantidad y distribución del agua dulce
en la superficie terrestre, la cual se estima del orden del 2.5 % del total existente en
el globo terráqueo (Cuadrat, 2006).
En los últimos años se ha señalado en diferentes foros que tanto la disponibilidad
como la calidad del agua son de los problemas más urgentes que afronta
actualmente la humanidad. Al respecto, en el informe sobre el medio ambiente de
la ONU (GEO, 2000) se afirmó que la escasez mundial de agua constituye un
problema de enorme trascendencia ya que “parece improbable que el ciclo
hidrogeológico global, pueda adaptarse a las demandas que se presentarán en las
próximas décadas”. Se reconoce además que el agua es parte fundamental del
desarrollo sustentable y que de forma indirecta, incide sobre, las áreas temáticas
definidas en la Cumbre Mundial sobre el Desarrollo Sostenible (CMDS): energía,
salud, agricultura, y biodiversidad.
Por lo tanto, el agua es un recurso indispensable para el desarrollo de la sociedad
e insumo base para la economía de cualquier país. Es un factor abiótico importante
de la tierra, ya que es útil para realizar las actividades diarias y hacer funcionar al
cuerpo humano y es utilizada en varios sectores como en la agricultura, minería,
en la industria textil, etc.
En este sentido, el ser humano a través de procesos productivos, ha desarrollado
técnicas cada vez más eficientes para apropiarse de este recurso, compitiendo de
13
manera muy exitosa por el agua disponible en el ambiente (Niman 1996, Daily
1997).
El agua es la molécula formada por dos elementos, hidrógeno y oxígeno (H20) y es
el elemento más abundante en la superficie del planeta tierra. Es la única molécula
que se puede encontrar naturalmente en estado sólido, líquido y gaseoso y es
esencial para toda la vida en la tierra (CONABIO, 2016).
Con base a Mercano (2004), el 70% de la superficie de la tierra es agua y tan solo
30% es tierra firme. El 97.5% es agua salada y se encuentra en los mares y
océanos. El restante 2.5 % es agua dulce, y esta se encuentra congelada en los
polos y los glaciares. Del agua dulce, el 69.7% es agua congelada, el 30% es
subterránea y en los ríos y lagos hay solo el 0.3 %.
En lo que respecta a la cuenca, esta cumple una función muy importante con
relación al rol hídrico ya que actúa como un sistema de drenaje natural (captación
de agua), permanente o temporal, por el que en ella fluyen las aguas de los
escurrimientos superficiales, hipodérmicos y subterráneos (López, 1976).
En relación a su rol en una sociedad está en la obtención de aguas para su consumo
pudiendo ser aptas no solo para formar parte de la red de agua potable, si no
también funcionando como separación natural de territorios para brindar los
distintos asentamientos administrativos, perteneciendo estas cuencas a un
municipio o a una administración determinada.
En una cuenca interactúan una serie de ecosistemas naturales, cuyo grado de
complejidad aumenta en relación directa con el tamaño de la cuenca. Estos
ecosistemas tienen elementos como el aire, el clima, el suelo, el subsuelo, el agua,
la vegetación, la fauna, el paisaje, entre otros, los cuales, en conjunto, conforman lo
que se denomina la oferta de bienes y servicios ambientales, o base natural de
14
sustentación; oferta que es necesario conocer, para lograr una utilización sostenible
de la misma.
Según la FAO (2007) la cuenca representa una fuente natural de captación y
concentración de agua superficial, por lo que esta unidad territorial tiene una
connotación esencialmente volumétrica e hidrológica. Pero en tanto en espacio
social la cuenca debe ser considerada como una realidad socialmente construida a
partir de las relaciones económicas, culturales sociales y políticas que se establecen
entre los diferentes sectores.
4.3. Sistemas de información geográfica (SIG)
A finales de los 70 nació el concepto de SIG, aunando los esfuerzos de los
desarrollos de las bases de datos y de la información gráfica, para crear un solo
entorno donde los datos distribuidos espacialmente pudieran ser manipulados,
aunque esto significara manejar un volumen inmenso de datos (Ministerio de medio
ambiente, 1998).
Puerta et, al. (2011) menciona que un SIG es un conjunto de “hardware”, “software",
datos geográficos y personal capacitado, organizados para capturar, almacenar,
consultar, analizar y presentar todo tipo de información que pueda tener una
referencia geográfica.
Según Anaya (2012) un SIG es un sistema computarizado que permite la entrada,
almacenamiento, representación y salida eficiente de datos espaciales (mapas) y
atributos (descriptores) de acuerdo con especificaciones y requerimientos
necesarios. Son una combinación de software y hardware capaces de manipular
entidades que contengan propiedades de localización y atributos.
15
Lo que verdaderamente caracteriza a un SIG es que los datos tengan un carácter
espacial, sin que ello excluya, de las funciones que realiza el sistema, el tratamiento
de datos numéricos y alfanuméricos datos (Ministerio de medio ambiente, 1998).
La característica principal de los SIG es el manejo de datos complejos basados en
datos geométricos (coordenadas e información topológica) y datos de atributos
(información nominal) la cual describe las propiedades de los objetos geométricos
tales como punto, líneas y polígonos (Anaya, 2012).
Existen otras muchas definiciones de SIG, algunas de ellas actúan su componente
de base de datos, otras sus funcionalidades, otras enfatizan el hecho de ser una
herramienta de apoyo en la toma de decisiones, pero todas coinciden en referirse a
un SIG como un sistema integrado para trabajar con información espacial,
herramienta esencial para el análisis y toma de decisiones en muchas áreas vitales
para el desarrollo nacional, incluyendo la relacionada con la infraestructura de un
municipio, estado o incluso a nivel nacional (Díaz, 2007).
4.3.1. Componentes de un SIG
Un SIG está formado por componentes o elementos básicos los cuales son;
hardware, software, personal, datos y procesamientos (Figura 3), cada componente
cumple con una función para que existan entre ellos una interacción, los cuales a
continuación se describen;
Hardware: Es el equipo necesario para ejecutar el software.
Software: Es necesaria una aplicación informática que pueda trabajar con los datos
e implementar los métodos anteriores.
Algunos programas (software) que intervienen en el procesamiento de datos y que
permiten realizar análisis de datos alfanuméricos asociados a un componente
16
espacial y/o a realizar operaciones sobre imágenes existentes los cuales se ofrecen
como una herramienta que permite facilitar la toma de decisiones al gestor son: el
sistema ARCGIS-ESRI, MAPINFO, MIKE-SHE, ILWIS, EARTH OBSERVATION,
HIDROSIG, MAPWINDOW, GRASS, GVSIG, IDRISI TAIGA, ERDAS, GEOMEDIA,
OPEN JUMP, BRAVO, AVIRIS, SEXTANTE entre otros.
Personal: Las personas son las encargadas de diseñar y utilizar el software, siendo
el motor del sistema SIG.
Datos: Los datos son la materia prima necesaria para el trabajo en un SIG, y los
que contienen la información geográfica vital para la propia existencia de los SIG.
Por lo que para ello se requiere la adquisición de datos y la manipulación de los
mismos.
Adquisición de datos: Es el proceso de recolectar e identificar los datos
requeridos para sus aplicaciones. Esto típicamente incluye un número de
procedimientos. Para la adquisición de datos pueden incluir la localización y
adquisición de datos existentes, tales como mapas, fotografías aéreas y
terrestres, informes de muchos tipos y documentos de archivos y otras
fuentes.
Procedimientos: Es un conjunto de formulaciones y metodologías a aplicar sobre
los datos, dentro de los cuales se realizan las siguientes operaciones;
Preprocesamiento: Incluye la manipulación de datos de varias formas, tales
que estos pueden ser utilizados completamente por el SIG. Dos de las tareas
principales del preprocesamiento incluye la conversión del formato de los
datos y la identificación de la localización de los objetos en los datos
originales en una forma sistemática.
17
Manipulación y análisis: En esta parte del sistema hay operaciones
analíticas que trabajan con los contenidos de las bases de datos para derivar
nueva información.
Generación de productos: Es la fase donde los productos finales del SIG
son creados. Estos productos pueden incluir reportes estadísticos, mapas y
gráficos de varios tipos. Algunos de estos productos son imágenes en copias
suaves, son imágenes transitorias desplegadas en televisión por
computadora, otras son durables, impresas en papel y película, la salida de
productos incluye materiales computaciones compatibles, cintas y discos en
formatos estándares, para almacenarlos en un archivo o transmitirlos a otros
sistemas.
Figura 3. Componentes principales de un SIG (Elaboración propia, 2016).
4.3.3. Aplicaciones de los SIG
Los SIG tienen una gama de aplicaciones en los diferentes sectores, en la mayoría
de los sectores los SIG pueden ser utilizados como una herramienta de ayuda a la
18
gestión y toma de decisiones, siendo muy diversos sus campos de aplicación. Una
de las aplicaciones más importantes de los SIG se encuentra en la gestión de los
recursos naturales. Dentro de éstos, los recursos forestales constituyen un ámbito
cuya gestión requiere la integración de datos referidos tanto a la realidad presente
como a las previsiones futuras y, en algunos casos, las existencias en el pasado.
En esta tarea los SIG se manifiestan como una herramienta de trabajo clave, ya que
constituyen un sistema único capaz de combinar ambas necesidades (Sánchez et.
Al 1999).
Sánchez, et. al. (1999) menciona algunas otras aplicaciones de los SIG en la gestión
de los recursos forestales;
Inventario de los recursos forestales; mayoritariamente se hace referencia a
procesos de cartografía temática de vegetación; definición de la composición de
especies, clasificación y distribución.
Ordenación y gestión de los recursos forestales: la realización de modelos que
permita simular el comportamiento de ecosistemas enteros es una de sus
principales aplicaciones. La integración de datos de diversa índole (climáticos,
topográficos, hidrológicos) referidos a un mismo lugar geográfico, hace posible la
realización de modelos de simulación y respuesta a determinados sucesos.
Aprovechamiento de los recursos forestales: la principal utilización registrada
hacen referencia a su localización, diseño y ubicación de las vías forestales para la
extracción de madera, la localización de zonas productivas y la planificación de los
aprovechamientos. La determinación de las áreas susceptibles de ser pastadas, o
los cambios en las existencias de carbón, son otras de las aplicaciones reflejadas.
Las imágenes de satélite (spot) así como las fotografías áreas son las bases para
la adquisición de los datos espaciales.
19
Restauración de los ecosistemas forestales: principalmente su utilización
destaca en la localización y estimación del grado de deforestación y sus efectos en
los ecosistemas forestales, principalmente en aquellos más aislados. La simulación
de situaciones de riesgo y sus efectos para determinar las medidas de restauración
es otro de los aspectos trabajados con SIG.
Incendios forestales: la utilización de SIG en la relación con los incendios
forestales tiene aplicación en varios aspectos como la prevención, la detección y el
control y seguimiento de la evolución. La información proporcionada por el satélite
LANSAT es la principal fuente de información espacial para esta área.
Plagas forestales: en esta área pueden señalarse como aplicaciones principales
la determinación de zonas de riesgo, el seguimiento del comportamiento y evolución
de plaga, y el diseño de redes de trampas y puntos de control.
Ager (2003) y Marín (2010) describen algunas otras aplicaciones de los SIG;
Planificación hidrológica: gestión de redes de distribución de agua, tanto urbana
como agrícola, estudios hidrológicos de cuencas fluviales, modernización
hidrológica, análisis de riesgos, gestión de agua en comunidades de regantes.
Agricultura: gestión territorial, mediante coberturas digitales del parcelario rustico,
aplicación precisa de fitosanitarios y fertilizantes mediante el uso conjunto de los
SIG y los sistemas de posicionamiento global (GPS) en explotaciones agrarias.
Ordenamiento territorial: elaboración de mapas de uso de suelo mediante el uso
combinado de los SIG e imágenes de satélite para la planificación del terreno del
territorio.
Concentración de contaminantes: se utiliza en la determinación de la
concentración de los diferentes contaminantes atmosféricos de una zona, así como
20
las fuentes que los producen, como pueden ser el uso de carbones activados,
condensadores, recirculación de gases de escape etc.
Catastro: elaboración de catastros más precisos mediante el uso de imágenes de
satélite de alta resolución y utilidades de los SIG.
Estudios sociodemográficos: determinación de estructura de la población de un
barrio para prever la evolución de las necesidades de ciertos equipamientos
(hospitales, colegios, equipamientos deportivos, etc.), determinación de zonas
susceptibles de ser afectadas por ciertas enfermedades, estudios orientados a fines
electorales etc.
4.3.4. Casos de estudio en la aplicación de los SIG en cuencas
La aplicación de los SIG en las cuencas ha sido empleada principalmente para el
estudio de los recursos forestales e hidrológicos que en ella se encuentra, a
continuación se describe la aplicación de los SIG en algunos trabajos de
investigación;
García (2012) utilizó los SIG en la modelación de la producción de agua y
sedimentos en la subcuenca del río Ahuehuepan en el estado de Guerrero, el
objetivo del estudio fue calibrar y validar los valores arrojados por el modelo en
comparación con los datos reales de una estación de aforo.
Flores (2016) realizo la modelación de la erosión hídrica de la subcuenca del río
Zimapán, Hidalgo, aplicando el Modelo RUSLE 3D, mediante los SIG (ArcGis 10.3)
en donde estableció tres escenarios, uno con cambio negativos de uso de suelo por
modificaciones antropogénicas y otro en condiciones actuales y finalmente con
prácticas de conservación de suelo.
21
Reyes y Villaseca (2006) aplicaron los SIG, para delimitar unidades ecológicas
(unidades biofísicas) mediante la caracterización en la cuenca del Río Texcoco,
Estado de México, en ella se delimitaron 90 unidades ecológicas diferentes dentro
de la cuenca, considerando las características de homogeneidad en suelos,
temperatura, precipitación, uso de suelo y vegetación, y topografía.
Medina et al. (2007) citado por Cotler (2007) emplearon los SIG en el manejo
integral de cuencas en donde realizarón un diagnostico por microcuencas
hidrográficas de la subcuenca la Purísima, Guanajuato, mediante el apoyo de
métodos cartográficos y uso de los SIG realizarón el análisis espacial con
interpolaciones entre diferentes mapas temáticos como plano base, topográfico,
pendientes, climatológico, limites administrativos, hidrología superficial, hidrología
subterránea, edafológico, uso actual de suelo, importancia ecológica, mismos que
sirvieron para obtener planos secundarios de dinámica de uso de suelo, unidades
ambientales, unidades edafológicas ajustadas por pendientes.
Fernández et al. (2009) aplicaron los SIG para la identificación de áreas de riesgo
de incendios forestales en la zona costera Uruguaya del Río de la plata, para el
control de incendios en la zona costera, el cual ha sido en términos generales
positivo. En su metodología se utilizaron imágenes Landsat para la cartografía de
combustibles y el área piloto, así como imágenes MODIS para la elaboración de
NDVI y el NDII en toda el área de estudio.
4.3.5. Fuentes de información cartográfica
Durante la compilación de información para la elaboración de mapas se recurre a
las fuentes de información cartográfica, los cuales pueden ser de distinta naturaleza.
Estos se dividen en fuentes de información primaria y secundaria (Figura 4);
22
4.3.5.1. Fuentes de información primarias
Estas son las más importantes y usadas con mayor frecuencia en la elaboración de
mapas nuevos, donde existe información previa, o donde ya no se puede confiar en
la existente.
La primera fuente primaria está constituida por las relaciones históricas de viajeros
y explotadores, otra fuente primaria muy importante está representada por los
levantamientos de campo, geodésicos y topográficos, constituidos por
triangulaciones, poligonales geodésicas y topográficas nivelaciones de distinta
índole, observaciones astronómicas, mareográficas, y en los últimos tiempos las
técnicas de interferometría y la geodesia satelital, en particular dentro de esta última,
el sistema de posicionamiento global o GPS, como se le conoce universalmente y
que ha desplazado a la mayoría de las técnicas tradicionales.
Dentro de los levantamientos de campos encuentran también los dedicados a la
recopilación toponímica (nombres geográficos) y de clasificación de detalles, así
como los levantamientos de información relacionados con recursos naturales en el
caso de cartografía temática. Fuente muy importante en la actualidad es la
constituida por imágenes obtenidas a través de sensores remotos. El término se
refiere a cualquier medio físico sensible por el cual se puede obtener información a
distancia. El caso clásico es la fotografía aérea, en la cámara y la película
constituyen el sensor al cual llega la radiación luminosa dentro de ciertos márgenes
del espectro electromagnético, proveniente de objetos situados a distancias
apreciables, radiación que queda impresa en la película aérea. Otros tipos de
percepción remota responden a la radiación ultravioleta, infrarroja, de radar y
microondas, las cuales ya tienen una buena cuota de explotación cartográfica en
los tiempos actuales (Hasen, 2008).
23
4.3.5.2. Fuentes de información secundaria
Este tipo de fuentes se emplea predominantemente en la elaboración de mapas
derivados o en la actualización de los existentes. La más importante de las fuentes
secundarias de información está representada por los mapas ya existentes, de los
cuales se puede extraer información para la generación de otros mapas,
normalmente a una escala más reducida. Por ejemplo, la carta topográfica del
INEGI a la escala de 1:250,000 se elabora normalmente a base de la información
existente en la cartografía de la misma institución a la escala de 1:50,000.
Otra fuente secundaria de información está constituida por libros, revistas,
publicaciones especializadas, artículos técnicos, datos estadísticos y
socioeconómicos, etc., es decir, fuentes documentales distintas a los mapas, que
pueden y deben utilizarse, sobre todo en la elaboración de ciertas cartas temáticas
o de información especializada. El uso de fuentes secundarias no excluye el empleo
de fuentes primarias donde éstas son convenientes y viceversa (Hasen, 2008).
Figura 4. Fuente de información cartográfica (Hasen, 2008).
FUENTES DE
INFORMACIÓN
CARTOGRÁFICA
Primarias
Secundarias
Relaciones
históricas
Levantamiento de
campo
Imágenes de satélite
Otros mapas
Fuentes
documentales
24
4.3.6. Los SIG y la cuenca
Los recursos naturales, tales como el agua y sus cuencas, se distribuyen sobre
espacios concretos; por tanto son susceptibles de ser representados en mapas, una
vez inventariados y clasificados. El inventario y clasificación de cuencas se basa en
dos tipos de datos los obtenidos en campo (estaciones hidro-meteorológicas de
aforos, determinación de variables para estimar el balance hídrico, consumo de
agua) y los derivados de la percepción remota (fundamentalmente cobertura del
terreno, relieve, suelos y acuíferos) también verificados en campo.
En la actualidad la forma más conveniente de almacenar y analizar este conjunto
de datos es mediante los SIG que además permiten la elaboración y manipulación
de mapas. Entonces es posible relacionar en forma coherente y sistemática los
datos de localización de los recursos hídricos, con sus características descriptivas
cuantitativas y cualitativas.
Este hecho ofrece una visión integral y territorial del dato (en su localización
geográfica y sus características temáticas), lo cual permite mejorar las técnicas
analíticas, incluyendo las estadísticas y las geo-estadísticas (Cotler, 2007).
Los SIG están constituidos por subsistemas que permiten ingresar, almacenar,
editar y analizar los datos geográficos. El propósito es convertir datos en información
apta para la toma de decisiones. Las aplicaciones más frecuentes han sido en temas
tales como modelamiento hidrológico (predicción del gasto, cálculo de posibilidad
de avenidas,) estimación del balance hídrico, análisis integrado y planes de manejo
de cuencas y definición de zonas prioritarias para la conservación del recurso
(Cotler, 2007).
25
5. MATERIALES Y MÉTODOS
De acuerdo a la revisión de literatura de los componentes o elementos de un
sistema de información geográfica (SIG), a continuación se describe la metodología
y los materiales aplicados en la presente investigación.
El hardware utilizado fue con el que cuenta el laboratorio de computo de la División
de Ciencias Forestales de la Universidad Autonoma Chapingo y el de uso personal,
para la elaboración de la cartografía se utilizó el software ARCGIS versión 10.3. y
10.2 instalado en dichos equipos.
5.1. Recopilación de información
Como método general se realizó la recopilación de la información cartográfica en
formato digital publicados por el INEGI y CONABIO (2016), consideradas como
instituciones oficiales y datos de campo relacionados con la ubicación geográfica de
la zona de estudio.
El material cartográfico, se descargo en formato raster, el Modelo digital de
elevación (MDE) LIDAR de tipo terreno a escala 1:50 000 de las cartas topográficas;
E14B31, E14B32, E14B41 y E14B42, en el portal del INEGI en la sección de datos
de relieve, continental y continuo de elevaciones (CEM 3.1) y en la sección de
recursos naturales se descargó en formato vectorial (shape) a escala 1:1 000 000
las capas de; clima, geología, fallas y fracturas, provincias fisiográficas,
subprovincias fisiográficas, sistemas de topoformas, marco geoestadístico estatal,
vegetación y usos de suelo y a escala a 1:250 000 la capa de edafología, cabe
mencionar, que se evaluo la calidad de la información y se homogenizó la escala.
Y como datos de campo, se realizó un recorrido en el área que delimita la EFEZ, en
donde se obtuvieron las coordenadas de los vértices del polígono, mismo que sirvió
para la delimitación de la microcuenca objeto de estudio.
26
5.2. Preprocesamiento de la información
El preprocesamiento de la información consistió en la delimitación de la
microcuenca Río Zoquiapan mediante el software ARCGIS 10.2.
El procedimiento consistió en cargar el MDE al software, el primer paso fue definir
el sistema de coordenadas de la capa raster, mediante la herramienta ArcToolbox,
Data manajement Tools, Projections and Transformations, raster, y project raster,
proyectándolo a la zona WGS84 UTM zona 14 (Figura 5).
Figura 5. Definición del sistema de coordenadas en el software ARCGIS.
Para corregir las imperfecciones del MDE se realizó un Fill, mediante la herramienta
Spatial analyst Tools, Hydrology y Fill (Figura 6).
27
Figura 6. Correcciones de imperfecciones del MDE con el software Arcgis.
Posteriormente se generó un polígono rectangular alrededor del área de la EFEZ,
en fomato vectorial, que se utlizó para realizar un recorte del MDE mediante la
herramienta Spatial analyst Tools, Extraction y Extract by Mask (Figura 7).
Figura 7. Extracción del MDE del área de la EFEZ.
28
Consecutivamente se generó la dirección de flujo con la herramienta Flow direction,
después se procedió a delimitar las microcuencas con la herramienta Basin, una
vez generadas las microcuencas se procedió a convertir la capa raster a vector
mediante la herramienta conversión Tools, From raster y Raster To polygon ( Figura
8).
Figura 8. Generación de la microcuencas en el software Arcgis.
Finalmente, se seleccionaron las microcuencas de manera que el área experimental
Zoquiapan (EFEZ) se circunscribiera dentro de ella, quedando conformada la
microcuenca.
5.3. Procesamiento de la información
5.3.1.Extracción de las capas vectoriales
Esta etapa consistió en realizar la extracción de las capas vectoriales de la
microcuenca Río Zoquipan, mediante la herramienta geoprocessing y clip del mismo
software. Las capas vectoriales utilizadas fueron las correspondientes a los
municipios que conforman la microcuenca, la red hidrográfica, vegetación y usos de
29
suelo, clima, edafología, geología, provincias fisiográficas, subprovincias
fisiográficas, sistemas de topoformas y fallas y fracturas (Figura 9).
Figura 9. Extración de las capas vectoriales en el software Arcgis.
5.3.2. Generación de las capas raster
Mediante el MDE, se generaron las capas de elevación, pendientes y exposición,
con la herramienta de spatial análisis tools, surface, aspec y slope, finalmente se
realizó la cartografía temática y la descripción de cada mapa generado (Figura 10).
30
Figura 10. Generación de las pendientes y orientaciones en el software Arcgis.
5.4. Manipulación y analisis de la información
La manipulación y análisis de la información consistió en el calculo de los índices
morfométricos los cuales fueron divididos en cuatro grupos; Unidades de medida
(área y perímetro de la microcuenca), parámetros de forma (coeficiente de
compacidad (Kc) y masividad (km)), parámetros de relieve (curva hipsométrica,
elevación media y pendiente media de la microcuenca) y parámetros relativos a la
red hidrográfica (Densidad de drenaje, orden de la red hidrográfica, perfil del cauce
principal, pendiente media del cauce principal y tiempo de concentración).
5.4.1. Unidades de medida
5.4.1.1. Área y perímetro de la microcuenca
Los primeros índices correspondientes al área y perímetro de la microcuenca se
calcularon mediante la consulta del archivo vectorial (shape) en el Software ARCGIS
10.2, desde la tabla de atributos se agregó un nuevo campo el cual se le nombró
área y del menú emergente se seleccionó la opción calculate Geometry y
31
posteriormente se seleccionó la opción área en kilómetros cuadrados (km2) y
hectáreas (ha), realizando este mismo procedimiento se calculó el perímetro en
kilómetros (km) (Figura 11).
Figura 11. Calculo del área y perímetro de la microcuenca.
Estas unidades permitirán calcular el coeficiente de compacidad (Kc), coeficiente de
masividad (km), pendiente media de la microcuenca y densidad de drenaje.
5.4.1.2. Altitud mínima, máxima y media de la microcuenca
Estas unidades fueron consultadas en la tabla de atributos del MDE mediante el
Software de Arcgis 10.2 (Figura 12).
32
Figura 12. Consulta de las altitudes en la tabla de atributos del MDE.
El valor correspondiente a la altura media de la cuenca es de suma importancia, ya
que este permite el cálculo del coeficiente de masividad (Km).
5.4.2. Parámetros de forma
5.4.2.1 Coeficiente de compacidad (Kc)
El coeficiente de compacidad (Kc), se calculó mediante el índice de Gravelius, este
índice compara la forma de la cuenca con la de una circunferencia, cuyo círculo
inscrito tiene la misma área de la cuenca en estudio. Kc se define como la razón
entre el perímetro de la cuenca que es la misma longitud del parteaguas que
encierra y el perímetro de la circunferencia (INE, 2004).
La ecuación que permite el cálculo de este coeficiente corresponde a la siguiente
expresión:
kc = 0.28 P
⎷𝐴 kc = 0.28
32.00 Km
⎷34.50 km2= 1.525
33
Donde:
Kc=Índice de compacidad.
P= Perímetro de la cuenca en km.
A= Área de la cuenca en km2.
El valor es adimensional, independiente del área estudiada tiene por definición un
valor de 1 para cuencas imaginarias de forma exactamente circular. Los valores de
Kc nunca serán inferiores a 1. El grado de aproximación de este índice a la unidad
indicara la tendencia a concentrar fuertes volúmenes de aguas de escurrimiento,
siendo más acentuado cuanto más cercano sea a la unidad, lo cual quiere decir que
entre más bajo sea Kc mayor será la concentración de agua (INE, 2004).
El valor que toma la expresión Kc, es siempre mayor que la unidad y crece con la
irregularidad de la forma de la cuenca (Ministerio del medio ambiente, 1998).
El valor de este parámetro se clasifica en las siguientes categorías (Cuadro 2).
Cuadro 2. Valores para el índice de compacidad de Gravelius.
FUENTE MINISTERIO DEL MEDIO
AMBIENTE (1998) GASPARI et al. (2012)
RANGOS DE KC CLASES CLASES
1-1.25 Redonda Casi redonda a oval- redonda
1.25-1.50 Ovalada Oval redonda a oval oblonga
1.50-1.75 Oblonga Oval oblonga a rectangular oblonga
>1.75 Rectangular
Fuente: Ministerio del medio ambiente (1998) y Camino et al (2018).
34
5.4.2.2 Coeficiente de masividad (km)
El coeficiente de masividad (km) representa la relación entre la elevación media de
la cuenca y su superficie (INE, 2004). El valor representa a una cuenca muy
montañosa, montañosa o moderadamente montañosa.
La ecuación que permite el cálculo de este parámetro corresponde a la siguiente
expresión:
Km =hm (m)
A (km2) Km =
3370(m)
34.50 (km2)= 97.68
Donde:
Km= Coeficiente de masividad (unidimensional).
hm= Altura media de la cuenca (m).
A= Área de la cuenca (km2).
El INE (2004), clasifica el valor de este parámetro en las siguientes categorías
(Cuadro 3).
Cuadro 3. Valores para el coeficiente de masividad.
RANGOS DE Km CLASES DE MASIVIDAD
0-35 Muy montañosa
35-70 Montañosa
70-105 Moderadamente montañosa
Fuente: INE (2004).
Este valor toma valores bajos en cuencas montañosas y altos valores en cuencas
llanas.
35
5.4.3. Parámetros de relieve
5.4.3.1. Curva hipsométrica
La curva hipsométrica, es la representación gráfica de las cotas del terreno en
función de la superficie, correspondiente a una escala conveniente (González,
2014).
Para su construcción se grafican, con excepción de los valores máximos y mínimos
de las cotas consultadas, los valores menores de la cota de cada intervalo de clase
contra su correspondiente del área acumulada. Al valor de la cota mayor encontrada
corresponde el cero por ciento del porcentaje de área acumulada. Al valor de la cota
mínima encontrada corresponde el 100% del área acumulada. La curva
hipsométrica describe de manera muy sencilla los tipos de pendientes presentes
dentro de una cuenca hidrológica (Becerra, 2007).
En la figura 13, se muestra la clasificación de los ríos de acuerdo a la elevación y al
área acumulada.
Figura 13. Curva hipsométrica de una cuenca (Becerra, 2007).
36
La elaboración de la curva hipsométrica de la microcuenca de estudio se realizó
mediante el siguiente procedimiento. Los valores correspondientes de las cotas
máximas y mínimas y el área entre curvas, se calcularon mediante el software
ARCGIS 10.2, en donde mediante el MDE de la microcuenca se realizó una
reclasificación de las elevaciones con la herramienta Spatial Analyst tools y
reclassify (Figura 14).
Figura 14. Reclasificación de elevaciones en el software Arcgis.
Una vez realizada la reclasificación se exporto el archivo raster a formato vectorial
mediante la herramienta from raster y raster to polygon (Figura 15).
37
Figura 15. Conversión del archivo raster a vectorial.
Posteriormente de la tabla de atributos del formato vectorial generado, se calculó el
área entre curvas en km2, con la herramienta calculate geometry, y con la
herramienta summarize se calculó la suma por rangos de elevación (Gridcode)
(Figura 16).
Figura 16. Calculo de área entre curvas mediante la herramienta summarize.
38
Los datos generados se exportaron a Excel mediante la herramienta Export en
formato tex file, y así realizar los cálculos del promedio de las cotas máximas y
mínimas y el área acumulado en porcentaje, y generar la curva hipsométrica de la
microcuenca de estudio (Figura 17).
Figura 17. Exportación de datos en formato tex file.
5.4.3.2. Elevación media de la cuenca
La variación altitudinal de una cuenca incide sobre su distribución térmica y por lo
tanto en la existencia de microclimas y hábitats muy característicos de acuerdo a
las condiciones locales y este constituye un criterio de variación territorial del
escurrimiento resultante de una región, el cual da una base para caracterizar zonas
climáticas y ecológicas de ella (INE,2004).
El INE (2004), Clasifica rangos altitudinales en las siguientes categorías (Cuadro 4).
39
Cuadro 4. Clasificación de la elevación media de una cuenca.
RANGOS DE ELEVACIÓN CLASES
1782.3 - 2072.2 Baja
2072.4 - 2362.2
Moderada
2362.4 - 2652.2 Alta
FUENTE: INE (2004).
5.4.3.3. Pendiente media de la microcuenca
La pendiente media de la cuenca, es considerada como la media ponderada de las
pendientes de todas las superficies elementales en las que la línea de máxima
pendiente es constante. En términos generales indica el grado de rugosidad que
tiene el suelo de la cuenca (INFIA, 2010).
Según Campos (1998), conforme aumenta la pendiente media de las cuencas,
crece la velocidad media del escurrimiento y en función de ésta disminuye la
infiltración, creciendo con seguridad las magnitudes de las avenidas, la erosión y en
condiciones homogéneas de suelos, aumentará la turbidez del agua y la
concentración de sedimentos. La ecuación que permite el cálculo de este parámetro
es mediante la siguiente la siguiente expresión:
𝐽 = 100∑ ∗𝐸𝐿𝑖
𝐴 𝐽 = 100
38.77(km)∗0.2(km)
34.50 (km2)= 22.47%
Donde:
J= Pendiente media de la cuenca (%).
∑ =𝐿𝑖 Suma de las longitudes de las curvas de nivel (km).
E= Equidistancia entre curvas de nivel (km).
A=Superficie de la cuenca (Km2).
40
Cuadro 5. Gradiente de pendiente.
CLASE RANGO (%) DESCRIPCIÓN
1 0 – 0.5 Plano
2 0.5 – 1 Cercano al nivel
3 1 – 2 Muy ligeramente inclinado
4 2 – 5 Ligeramente inclinado
5 5 – 10 Inclinado
6 10 – 15 Fuertemente inclinado
7 15 – 30 Moderadamente escarpado
8 30 – 60 Escarpado
9 >60 Muy escarpado
Fao, 2009, citado por Monroy, 2016
Cabe mencionar que el cálculo de este parámetro se realizó de forma manual y con
el Software de ARCGIS 10.2, el cual se siguió el siguiente procedimiento, mediante
el MDE se generó el raster de pendientes en porcentaje con la herramienta de
Spatial Analyst tools, Surface y slope (Figura 18).
Figura 18. Generación del mapa de pendientes en porcentaje.
Posteriormente se realizó una interpolación de raster de pendientes en porcentaje
con el shape de la microcuenca, con la herramienta 3D Analyst tools, Funcional
41
Surface e interpolate shape, en donde se ingresó el mapa de pendientes en % y el
vector (shape) de la microcuenca (Figura 19).
Figura 19. Interpolación del mapa de pendientes y la microcuenca.
Una vez generado el mapa interpolado, mediante la caja de herramientas de Spatial
Anályst tools, zonal y zonal Statistics as table se generó una tabla de resultados, el
cual nos permitió conocer la pendiente media de la cuenca (Figura 20).
42
Figura 20. Generación de resultados a través de la función Zonal Statistics as table.
5.4.4. Parámetros relativos a la red hidrográfica
5.4.4.1. Orden de la red hidrográfica
El orden de corrientes es considerada como la agregación de las mismas, el cual
se denomina una corriente de primer orden aquella que no tiene afluentes, una
corriente de segundo orden aquella que se unen dos corrientes de primer orden,
una de tercer orden aquella que se reúnen dos corrientes de segundo orden, una
de cuarto orden aquella que se unen dos de tercer orden, una de quinto orden
aquella que se unen dos de cuarto orden y así sucesivamente.
El cálculo de las longitudes de la red hidrográfica es un valor que permite el cálculo
de la densidad de drenaje.
Para la microcuenca de estudio, el orden y la sumatoria de las longitudes de los
cursos que integran la cuenca, se generó mediante el software ARCGIS 10.2
llevando a cabo el siguiente procedimiento.
43
Mediante las herramientas que se ubican dentro de la caja de herramientas Spatial
Analyst tools e hydrology del software ARCGIS 10.2 se generó las corrientes de la
microcuenca, primero mediante el MDE se creó el flujo de dirección con la
herramienta Flow Dirección, posteriormente el flujo de accumulación con la
herramienta flow accumulation (Figura 21).
Figura 21. Generación del flujo de accumulación.
Posteriormente mediante la herramienta map algebra, raster calculator, se
generaron los posibles ríos (Figura 22).
44
Figura 22. Aplicación del algebra de mapas.
Para conocer el número de orden de corrientes se generó mediante la herramienta
stream link, utilizando la capa generada anteriomente (Figura 23).
Figura 23. Aplicación de stream link.
45
Una vez generada la capa de stream link se procedió a generar el número de orden
de corrientes, mediante la herramienta stream order (Figura 24).
Figura 24. Generación del número de orden de corrientes en la microcuenca.
Posteriormente el archivo raster generado anteriormente se exporto a archivo
vectorial con la herramienta stream to feature (Figura 25).
46
Figura 25. Exportación del archivo raster (orden de corrientes) a vector.
Finalmente mediante la herramienta calculate geometry se calculó la longitud de
cada uno de los ríos en km, y con la opción Statistics la longitud total (Figura 26).
Figura 26. Calculo de las longitudes de corrientes de la microcuenca.
47
5.4.4.2. Densidad de drenaje
La densidad de drenaje está definida, para una cuenca dada, como la longitud total
de las corrientes por el área total de la cuenca.
Así mismo, cuanto mayor sea la densidad del drenaje, más rápida será la respuesta
de la cuenca frente a una tormenta, evacuando el agua en menos tiempo (Gaspari
et. al, 2012).
La ecuación que permite el cálculo de este parámetro es mediante la siguiente
expresión:
𝐷𝑑 =∑ 𝐿
𝐴 𝐷𝑑 =
120.43 (km)
34.50 (km2)= 3.49 km/km2
Donde:
Dd= Densidad de drenaje (Km/km2).
ΣL=Sumatoria de las longitudes de los cursos que se integran en la cuenca (Km).
A= Superficie de la cuenca (Km2).
Los valores altos de la densidad de drenaje reflejan áreas con suelos fácilmente
erosionables o relativamente impermeables, con pendientes fuertes, escasa
cobertura vegetal y precipitaciones. Por esta razón, los valores grandes de la
densidad de drenaje indican mayor abundancia de escurrimiento y valores
importantes de erosión (Hernando, 2001; citado por Monroy, 2016).
El INE (2004) y Delgadillo y Paez (2008), clasifica la densidad de drenaje en los
siguientes rangos:
48
Cuadro 6. Clasificación de la densidad de drenaje.
INE (2004) Delgadillo y Paez (2008)
RANGOS (km/km2) CLASES RANGOS (km/km2) CLASES
0.1-1.8 Baja <1 Baja
1.9-3.6 Moderada 1-2 Moderada
3.7-5.6. Alta 2-3 Alta
>3 Muy alta
Fuente: INE (2004) y Camino et al (2018).
5.4.4.3. Perfil del cauce principal
El perfil del cauce principal es la pendiente longitudinal del curso fluvial de la cota
máxima de cauce hasta su desembocadura (cota mínima), indica su energía potencial
como la velocidad del agua, tensión de arrastre, potencial hidráulica etc., este se
relaciona con el trazado en planta del río ya sea recto, trenzado o sinuoso.
En la figura 27, se muestra la representación de un perfil de un cauce este determinado
por la elevación y la longitud del río.
Figura 27. Pendiente media del cauce principal (Elaborado por el autor, 2016).
49
El perfil del cauce principal se generó a través del software ARCGIS 10.2, el cual se
siguió el siguiente procedimiento, del archivo generado del orden de corrientes en
el punto 5.6.4.1. se seleccionaron aquellas corrientes que pertenecieron al cauce
principal, en seguida se exportaron las corrientes que conforman el cauce principal
como un solo archivo vectorial, mediante la herramienta Export data (Figura 28).
Figura 28. Exportación del cauce principal en un solo archivo vectorial.
Enseguida con la herramienta del editor se unió el cauce principal en una sola
polilinea con la función Marge (Figura 29).
50
Figura 29. Unión del cauce principal, con la herramienta Editor.
Después se realizó una interpolación con la herramienta 3D Analyst Tools, funcional
Surface e interpolate shape utilizando los archivos del MDE y el vector del cauce
principal (Figura 30).
Figura 30. Interpolación del MDE y el cauce principal (shape).
51
Posteriormente, seleccionando el cauce principal interpolado, con la herramienta
profile graph se generó el perfil del cauce principal de la microcuenca de estudio
(Figura 31).
Figura 31. Aplicación de la herramienta profile graph para generar el perfil de cauce principal.
Así mismo, mediante la opción secundaria del gráfico del cauce principal se consultó
la longitud total, cotas máxima y mínima de la misma, mediante las opciones,
advanced properties, chart y data (Figura 32).
52
Figura 32. Consulta de la longitud del cauce principal.
5.4.4.4. Pendiente media del cauce principal
La pendiente media del cauce principal está dado por el cociente del desnivel entre
los extremos del cauce principal, entre la longitud de la misma.
La ecuación que permite el cálculo de este parámetro está dada por la siguiente
expresión:
J=100 ∗𝐻𝑚𝑎𝑥−𝐻𝑚𝑖𝑛
𝐿 J=100 ∗
3787(𝑚𝑠𝑛𝑚)−2942(𝑚𝑠𝑛𝑚)
14,380.69 𝑚= 5.88%
Donde:
J= Pendiente media de la corriente principal (%).
Hmax= Altitud máxima del cauce (m).
Hmin= Altitud mínima del cauce (m).
L=Longitud del cauce principal (m).
53
La pendiente de la corriente principal, representa un valor medio, ya que cada tramo
del río tiene una pendiente propia (Breña y Jacobo, 2006).
5.4.4.5. Tiempo de concentración
El tiempo de concentración se define como el tiempo que tarda en recorrer una gota
de lluvia caída desde el punto más alto de la cuenca, hasta su desembocadura.
Existen diversas fórmulas desarrolladas por diversos autores que permiten el
cálculo de este parámetro, sin embargo para el cálculo del tiempo de concentración
de la microcuenca de estudio, se utilizó la siguiente ecuación desarrollada por
Kirpich (INE, 2004; citado por Flores, 2015).
𝑇𝑐 = 0.06626 ∗ (𝐿2
𝑆)
0.385
𝑇𝑐 = 0.06626 ∗ (14,380.6842
0.0578)
0.385
= 313.78 min.
Donde:
Tc: Tiempo de concentración (min).
L=Longitud del cauce principal en (m).
S=Pendiente del cauce principal (m).
El INE (2004), clasifica los valores de concentración para las cuencas en las
siguientes categorías.
Cuadro 7. Valores para el parámetro del tiempo de concentración.
RANGOS (Tc) (min) CLASES DE TIEMPOS DE CONCENTRACIÓN
0-41.7 Rápido
41.6- 83.2 Moderado
83.3-125.1 Lento
Fuente: INE, (2004).
54
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En este apartado se presenta la cartográfia generada de la ubicación del área de
estudio; ubicación geográfica, ubicación geopolítica, ubicación hidrológica, así como
la del medio físico; clima, edafología, geología, fisiografía, elevaciones, pendientes,
exposiciones, fallas y fracturas y biótico; tipo de vegetación.
De igual manera se presenta la cartografia de la red hídrográfica y de la corriente
principal, así como los resultados de los cálculos de los índices morfometricos:
unidades de medida; superficie y perímetro, parámetros de forma; coeficiente de
compacidad (kc) e índice de masividad (km), parámetros de relieve; curva
hipsométrica, elevación media y pendiente media de la microcuenca, parámetros
relativos a la red hidrográfica; Orden de la red hidrográfica, densidad de drenaje,
perfil del cauce principal, pendiente media del cauce principal y tiempo de
concentración.
6.1. Productos cartográficos del SIG
6.1.1. Cartografia base
6.1.1.1. Ubicación geográfica
La microcuenca del Río Zoquiapan y la EFEZ se localiza en la parte central del eje
neovolcánico transmexicano, dentro del área natural protegida del Parque
Iztaccihuatl-Popocatépetl, entre las coordenadas geográficas 19° 19´ 29. 40” y 19°
13´ 49. 51” latitud norte y 98° 41´ 54. 56” y 98° 37´ 55. 95 longitud oeste, y cuenta
con una superficie de 34.50 km2, y la EFEZ cuenta con una superficie de 16.26 Km2
(Figura 33).
55
Figura 33. Ubicación geográfica de la microcuenca Río Zoquiapan.
6.1.1.2. Ubicación geopolítica
La microcuenca se localiza entre los límites de los estados de México y Puebla.
Ocupan parte de los municipios de Ixtapaluca, Tlahuapan, Tlamanalco y Chalco.
Colinda al norte con las localidades de Piedra grande, Cerro de la abundancia, con
el vivero forestal Río Frío, al noreste con las localidades de Ameyal, Huitlacomulco,
Seminario, Tlezontlalpan, Cuapantitla, Tlacomulco, Santa Rita, al noroeste con el
Rancho guarda y Llano grande, al este con las localidades de la Mesita, el Parque
San Miguel Contla y el Vivero forestal Ixtapalucan, al sureste con las localidades de
Tzihuinconetl y al oeste con las localidades de Cedros y el Retorno (Figura 34).
56
Así mismo, la microcuenca colinda al norte con el ejido de Ignacio López Rayón, al
sur con el ejido Tlamanalco, al este con el ejido de santa Rita Tlahuapan y al oeste
con el ejido san Martín Cuautlalpan.
Figura 34. Ubicación geopolítica de la microcuenca Río Zoquiapan.
6.1.1.3. Ubicación hidrológica
Según el INEGI (2016), la microcuenca Río Zoquiapan pertenece a la región
hidrológica 18 balsas (RH-18) perteneciente a la cuenca Río Atoyac y a la
subcuenca R. Atoyac - San Martín Texmelucan (Figura 35).
57
Figura 35. Ubicación hidrológica de la microcuenca Río Zoquiapan.
6.1.2. Cartografía del medio físico
6.1.2.1. Clima
De acuerdo a la clasificación realizada por Köppen adaptada por Enriqueta García,
el clima presente en el área de estudio es C (E) (w2) (w) que pertenece al clima
semifrío subhúmedo de los más húmedos, con un régimen de lluvias en verano, la
máxima precipitación cae dentro del periodo de mayo a octubre, este periodo recibe
por lo menos diez veces mayor la cantidad de precipitación que el mes más seco
del año, el porcentaje de lluvia invernal es de 5 %, con una precipitación promedio
del mes más seco menor a 40 milímetros y una temperatura media anual que oscila
entre los 5 y 12° C (Figura 36).
58
Figura 36. Unidad climática de la microcuenca Río Zoquiapan.
6.1.2.2. Edafología
De acuerdo a carta edafológica de CONABIO escala 1:1000 000 la microcuenca se
caracteriza por presentar tres unidades de suelos, Andosol húmico, cambisol
húmico y cambisol districo de clase textural gruesa, los cuales se caracterizan por
la dominancia de arena, la unidad de suelo de andosol húmico presenta un fase
física pedregosa; característica física del suelo con presencia de pedregocidad a
menos de 100 cm de profundidad que limita o impide el uso de maquinaria agrícola.
Las piedras miden de 7.5 a 25 cm en su parte más ancha, es decir, son mucho más
grandes que las gravas (Figura 37).
59
Figura 37. Edafología de la microcuenca Río Zoquiapan.
En la microcuenca de estudio predominan tres tipos de suelo los cuales son;
Andosol húmico, que cubre una superficie total de 1575.03 ha, el cual representa el
45.64% del área total, y cambisol húmico con 276.47 ha y cubriendo una superficie
total del 8.01%, y Regosol dìstrico con 1599.18 ha, el mismo representa el 46.34%,
todas con una textura media.
En la siguiente tabla se observa la superficie que cubre cada uno de los tipos de
suelo presentes en el área de estudio
Cuadro 8. Tipos de suelo presentes en la microcuenca.
NO. TIPO DE SUELO TEXTURA SUPERFICIE (Ha) %
1 Andosol húmico Media 1575.03 45.64
2 Cambisol húmico Media 276.47 8.01
3 Regosol districo Media 1599.18 46.34
TOTAL 3450.69 100
60
A continuación se hace una descripción de las unidades y subunidades de suelo
presente en el área de estudio.
Andosol: De la palabras japonesa an: obscuro; do: tierra. Literalmente tierra negra
suelos de origen volcánico, constituidos principalmente de ceniza, la cual contiene
alto contenido de alófono que le confiere ligereza y untuosidad al suelo. Son
generalmente de colores obscuros y tienen alta capacidad de retención de
humedad. En condiciones naturales presentan vegetación de bosque o selva.
Tienen generalmente bajos rendimientos agrícolas. Son muy susceptibles a la
erosión eólica.
Cambisol: Del latín cambiare: cambiar. Literalmente, suelo que cambia. Estos
suelos son jóvenes, poco desarrollados y se pueden encontrar en cualquier tipo de
vegetación o clima excepto en los de zonas áridas. Se caracterizan por presentar
en el subsuelo una capa con terrones que presentan vestigios del tipo de roca
subyacente y que además pueden tener pequeñas acumulaciones de arcilla,
carbonato de calcio, fierro o manganeso. También pertenecen a esta unidad
algunos suelos muy delgados que están colocados directamente encima de un
tepetate. Son de moderada a alta susceptibilidad a la erosión.
Húmico: Del latín humus: Tierra. Suelos con una capa superficial obscura y rica en
materia orgánica, pero ácida y pobre en algunos nutrientes para las plantas.
Unidades de suelo: Acrisol, Andosol, Cambisol, Gleysol, Nitosol y Planosol.
Districo: Del griego dys: malo, enfermo. Suelos ácidos, ricos en nitrógeno, pero
pobres en otros nutrientes importantes para las plantas como calcio, magnesio y
potasio. Unidades de suelo: Cambisol, Fluvisol, Histosol, Nitosol, Planosol, Gleysol
y Regosol.
61
6.1.2.3. Geología
El sustrato geológico es el resultado de complejos procesos ocurridos en diferentes
épocas geológicas (SEMARNAT, 2014).
Según INEGI (2011), las rocas se clasifican de acuerdo a su origen; en rocas
Ígneas, sedimentarias y metamórficas, las primeras se originan a partir de la
solidificación de una masa incandescente (magna) que se emplaza a través de la
corteza terrestre o que surge por medio de conductos (lava), las rocas sedimentarias
son el resultado de procesos geológicos como intemperismo, erosión de las rocas
preexistes y su depósito (epiclastico, bioquimico y químico) en medios continentales
y marinos, y las rocas metamórficas se forman a partir de rocas ígneas,
sedimentarias o metamórficas, que por medio de factores como la temperatura,
presión y fluidos químicos ocasionan cambios texturales y mineralógicos.
La microcuenca se caracteriza por la presencia de rocas ígneas extrusivas de tipo
básica de la era cenozoica del sistema neógeno, cubriendo el 100 % de la
microcuenca (Figura 38).
62
Figura 38.Geología de la microcuenca del Río Zoquiapan.
6.1.2.4. Fallas y fracturas
Las fallas y fracturas ambas son producto de la deformación frágil en cualquier tipo
de roca, se forman por esfuerzos cortantes y en zonas de comprensión o de tensión.
Dentro de la microcuenca se ubica una fractura que va en dirección noreste-sureste
(Figura 39).
63
Figura 39. Fallas y fracturas en la microcuenca del Río Zoquiapan.
6.1.2.5. Fisiografía
Según el INEGI (2016) con la intención de establecer un marco esencial de
referencia para la representación cartográfica de los recursos naturales, a finales de
los 70´s y a principios de los 80´ s procedió a elaborar el sistema fisiográfico. La
superficie del país presenta una gran variedad de formas del relieve, que integran
conjuntos paisajísticos de diversos tipos, con base en la información topográfica,
geológica y climatológica, el INEGI realiza una clasificación fisiográfica los cuales
los clasifica en los siguientes:
Provincia Fisiográfica: Se define como los grandes conjuntos estructurales que
integran un continente y forman unidades morfológicas propias. Representan la
primera división de las superficies continentales. Para que una región sea
64
considerada como provincia fisiográfica debe cumplir ciertos requerimientos, como
tener un origen geológico unitario, morfología propia, y distintiva, litología distintiva
y ser una extensión y variación morfológica suficiente para ser divisible en
subprovincias (Rosete, 1999).
Subprovincia fisiográfica: Es una gran área que resulta de la primera subdivisión
de una provincia fisiográfica, siempre y cuando cumpla con los requerimientos
especificados para la provincia fisiográfica.
Sistema de topoformas: Conjunto de formas del terreno asociadas según algún
patrón o patrones estructurales y/o degradativos.
A continuación se presenta los mapas generados de cada una de las clasificaciones
descritas anteriormente para el área de estudio.
6.1.2.5.1. Provincia fisiográfica
De acuerdo a la clasificación de las provincias de INEGI (2016), la microcuenca se
ubica dentro de la provincia fisiográfica del eje neovolcánico (Figura 40).
Esta provincia también es conocida como sierra volcánica Transversal; junto con la
sierra madre del sur es una de las provincias con mayor variación de relieve y de
tipos de rocas. Se extiende desde el océano pacífico hasta el golfo de México,
constituyendo una ancha faja de 130 km.
65
Figura 40. Provincia fisiográfica de la microcuenca río Zoquiapan.
6.1.2.5.2. Subprovincia fisiográfica
De acuerdo a la clasificación de subprovincias fisiográficas del INEGI (2016), el
área de estudio se ubica en la subprovincia lagos y volcanes de Anáhuac,
caracterizada como una enorme masa de rocas volcánicas acumuladas desde
mediados de la era terciaria, hasta el presente (Figura 41).
66
Figura 41. Subprovincia fisiográfica de la microcuenca río Zoquiapan.
6.1.2.5.3. Sistema de topoformas
Al conjunto de formas del terreno asociadas según algún patrón o patrones
estructurales y/o degradativos se le conoce como sistema de toporformas
(SEMARNAT, 2014).
La microcuenca está influenciada por un sistema de topoformas el cual corresponde
a la sierra volcánica con estrato de volcanes o estrato volcanes aislados (Figura 42).
67
Figura 42. Sistema de topoforma de la microcuenca río Zoquiapan.
6.1.2.6. Elevaciones
Según el MDE del INEGI (2016), la microcuenca presenta un rango altitudinal que
va de los 2942 y 3792 m.s.n.m, este rango altitudinal corresponde a las topoformas
de sierras volcánicas o formaciones rocosas, mismas que pueden crear valles
cerrados o abiertos. Cabe mencionar que las montañas son el relieve más elevado
que se encuentra en la superficie terrestre (Figura 43).
68
Figura 43. Elevaciones de la microcuenca Río Zoquiapan.
Las elevaciones que predominan se encuentran entre los 3197.1 y 3282 m.s.n.m.,
representando el 23.59 % y las que ocupan menor superficie se encuentran entre
los 3707.1 y 3792 m.s.n.m, con 0.51% (Cuadro 9).
Cuadro 9. Elevaciones y área que cubre en la microcuenca.
NO. ELEVACIÓN (m.s.n.m) ÁREA (Ha) %
1 2942-3027 24.04 0.70
2 3027.1-3112 183.44 5.32
3 3112.1-3197 484.83 14.05
4 3197.1-3282 814.13 23.59
5 3282.1-3367 706.31 20.47
6 3367.1-3452 379.88 11.01
7 3452.1-3537 333.95 9.68
8 3537.1-3622 276.66 8.02
9 3622.1-3707 229.96 6.66
10 3707.1-3792 17.57 0.51
Total 3450.77 100
69
6.1.2.7. Pendientes
El declive o desnivel entre alturas diferentes, tecnicamnete se le conoce como
pendiente del terreno, que comúnmente se denomina pendiente simple, se expresa
como un gradiente calculado en grados sexagesimales o centesimales o porcentaje
y en términos trigonométricos corresponde a la tangente del angulo formado entre
el declive y su correspondiente horizontal (Zuñiga, 2010).
En la figura 44, se observa las pendientes presentes en la microcuenca de estudio.
Figura 44. Pendientes del terreno de la microcuenca del Río Zoquiapan.
Las pendientes que predominan son las que se encuentran en un rango de 0 a 6
grados, el cual cubre una superficie del 28.87 %, así mismo las pendientes que
70
ocupan menor superficie son las que se encuentran en un rango de 25.8 y 43.3
grados, cubriendo una superficie del 8.14 % (Cuadro 10).
Cuadro 10. Pendientes del terreno y área que cubre en la microcuenca.
NO. PENDIENTES (GRADOS) ÁREA (Ha) %
1 0 -6.1 996.15 28.87
2 6.2-12.1 853.46 24.73
3 12.2-18.5 771.72 22.36
4 18.6-25.7 548.37 15.89
5 25.8-43.3 280.99 8.14
SUMA 3450.69 100
6.1.2.8. Exposiciones
La exposición del terreno junto con la pendiente, determinan en gran medida la
exposición solar recibida en la superficie (Rodríguez et. al, 1999).
El mapa de exposición representa cada pixel según el aspecto o la dirección de la
pendiente (grado de exposición de la pendiente), a partir de su orientación en grados
(de -1 a 360°) medidos en sentido de las agujas del reloj desde el norte. Así, un
valor de 0° indica que la pendiente mira al norte, 90 ° al este, 180° al sur, 270° al
oeste y -1° indica áreas planas cuya pendiente es 0°.
En el mapa resultante, los valores aparecen agrupados en nueve clases, una
corresponde a las zonas sin pendientes o llanas y las otras a los puntos cardinales.
En la figura 45, se presentan las exposiciones del terreno de la microcuenca de
estudio.
71
Figura 45. Exposiciones del terreno de la microcuenca Río Zoquiapan.
De acuerdo a las exposiciones presentes en la microcuenca, la exposición que
predomina en el terreno es la exposición con dirección este, que cubre una
superficie del 18.21 % de la microcuenca, después de la exposición Noreste con
una superficie del 17.80 %, siendo la exposición cenital la que ocupa menor
superficie siendo del 2.47 % (Cuadro 11).
Cuadro 11. Exposición y área del terreno que cubre en la microcuenca.
NO. EXPOSICIÓN ÁREA (Ha) %
1 Cenital 85.20 2.47
2 Norte 477.29 13.83
3 Noreste 614.34 17.80
4 Este 628.25 18.21
5 Sureste 468.10 13.57
6 Sur 284.10 8.23
7 Suroeste 149.77 4.34
72
Continua…
NO. EXPOSICIÓN ÁREA (Ha) %
8 Oeste 292.01 8.46
9 Noroeste 451.63 13.09
TOTAL 3450.69 100
6.1.3. Cartografia del medio biótico
6.1.3.1. Vegetación
Con base a la cartografía de uso de suelo y vegetación de INEGI serie VI, la
microcuenca presenta tres tipos de vegetación y un uso de suelo, los cuales
corresponden a bosque de oyamel, bosque de pino, bosque de pino y encino y
pastizal inducido (Figura 46).
A continuación se hace una descripción de los tipos de vegetación presentes en la
microcuenca.
Bosque de oyamel: La altura de los arboles a veces sobrepasan los 30 m, las
masas arboladas pueden estar conformadas por elementos de la misma especie o
mixtos, acompañados por diferentes especies de coníferas y latifoliadas. Son
arboles perennifolios Las especies que las constituyen son principalmente del
genero Abies como: oyamel y pinabete (Abies religiosa, Pseudotsuga sp.), abeto (A.
duranguensis y A. spp) u ocote (Pinus spp.), encino o roble (Quercus spp.) y aile
(Alnus firmifolia).
Bosque de pino: Estos bosques están dominados por diferentes especies de pino
con alturas promedio de 15 a 30 metros. Los arboles de pino poseen hojas
perennifolias, las especies más comunes son pino chino (Pinus leiophyla), pino
(P.Hartwegii), ocote blanco (P.montezumae), pino lacio (P.pseudostrobus), pino
(P.rudis), Pino escobetón (P. devoniana) (P. michoacana)), pino chino (P. teocote),
73
ocote trompillo (P. oocarpa), pino ayacahuite (P. ayacahuite), pino (P. pringlei)
dentro de las 46 especies citadas para México.
Bosque de pino encino: Alcanzan alturas de 8 hasta los 35 metros, las
comunidades están conformadas por diferentes especies de pino (Pinus spp.) y
encino (Quercus spp.); pero con dominancia de las primeras. La transición del
bosque de encino al de pino está determinada (en condiciones naturales) por el
gradiente altitudinal. Son arboles perennifolios y caducifolios, algunas de las
especies más comunes son pino chino (Pinus leiophyla) pino (P. hartwegii), ocote
blanco (P.montezumae), pino lacio (P.pseudostrobus), pino (P.rudis), entre otras.
Pastizal inducido: Esta comunidad dominada por gramíneas o graminoides
aparece como consecuencia del desmonte de cualquier tipo de vegetación; también
puede establecerse en áreas agrícolas abandonadas o bien como producto de
áreas que se incendian con frecuencia.
Figura 46. Vegetación y uso de suelo de la microcuenca Río Zoquiapan.
74
La superficie que cubre la vegetación de bosque de oyamel es del 6.84% (235.90
ha) de la superficie forestal, bosque de pino el 70.11% (2419.30 ha), bosque de
pino-encino el 18.62% (642.64 ha) y pastizal inducido el 4.43 % (152.86 ha) de la
superficie total.
En la siguiente tabla se muestra la superficie que ocupa cada tipo de vegetación y
el porcentaje que representa con respecto a la superficie total de la microcuenca.
Cuadro 12. Tipos de Vegetación presentes en la microcuenca.
NO. TIPO DE VEGETACIÓN SUPERFICIE (Ha) %
1 Bosque de oyamel 235.90 6.84
2 Bosque de pino 2419.30 70.11
3 Bosque de pino-encino 642.64 18.62
4 Pastizal inducido 152.86 4.43
TOTAL 3450.69 100
6.1.4. Cartografía hidrológica
6.1.4.1. Indices morfométricos
6.1.4.1.1. Unidades de medida
La microcuenca del río Zoquiapan, cuenta con una superficie de 3450.69 hectáreas
y un perímetro de 32.00 kilómetros.
El área de una cuenca en general, se encuentra relacionada con los procesos que
en ella ocurren. Se ha comprobado que la relación del área con la longitud de la
misma es proporcional y esta inversamente relacionada con aspectos como la
densidad de drenaje y el relieve relativo (INE, 2004).
75
6.1.4.1.2. Parámetros de forma
Los parámetros de forma evaluados fueron el coeficiente de compacidad (Kc) y el
índice de masividad (Km) los cuales se obtuvo los siguientes resultados.
El coeficiente de compacidad (Kc) obtenido mediante el índice de Gravelius, fue de
1.525, este valor nos indica que presenta una forma de oval oblonga a rectangular
oblonga de acuerdo a Gaspari et al (2012), el cual tiende a concentrar poco volumen
de agua de escurrimiento. Así mismo, el coeficiente de masividad (Km) fue de 97.59
este valor indica que tiende a ser moderadamente montañosa, este valor toma
valores bajos en cuencas montañosas y altos valores en cuencas llanas (INE, 2004).
6.1.4.1.3. Parámetros de relieve
Los parámetros de relieve generados para la microcuenca fueron la curva
hipsométrica, elevación media y pendiente media, obteniendo los siguientes
resultados.
De acuerdo al procesamiento realizado con el software ARCGIS 10.2 y Excel se
obtuvieron las variables de altitud y área acumulada de la microcuenca, los datos
obtenidos se presentan en el cuadro 13. Con base a estos resultados se generó la
curva hipsométrica de la microcuenca Río Zoquiapan (Figura 47).
Cuadro 13. Relación del gradiente altitudinal con respecto a las áreas.
No. ALTITUD (msnm) ÁREA ENTRE CURVAS
MIN MAX PROMEDIO AREA (Km2)
% ÁREA ACUMULADO
ACUMULADO EN %
1 2942 3027 2984.5 0.24 0.7 34.50 100
2 3027.1 3112 3070 1.83 5.3 34.26 99
3 3112.1 3197 3155 4.85 14.0 32.43 94
4 3197.1 3282 3240 8.14 23.6 27.58 80
5 3282.1 3367 3325 7.06 20.5 19.44 56
6 3367.1 3452 3410 3.80 11.0 12.37 36
76
Continua…
No. ALTITUD (msnm) ÁREA ENTRE CURVAS
MIN MAX PROMEDIO AREA (Km2)
% ÁREA ACUMULADO
ACUMULADO EN %
7 3452.1 3537 3495 3.34 9.7 8.57 25
8 3537.1 3622 3580 2.77 8.0 5.23 15
9 3622.1 3707 3665 2.30 6.7 2.47 7
10 3707.1 3792 3750 0.18 0.5 0.17 0
Total 34.5 100
Fuente: Elaboración propia, 2016.
Con base a los resultados presentados en la tabla anterior se tiene que el rango
altitudinal que presenta mayor superficie es el que se encuentra entre los 3197.1 y
3282 msnm ocupando un 23.6 % de la superficie total de la microcuenca, después
del rango altitudinal de los 3282.1 y 3367 msnm con una superficie del 20.5 % y el
rango altitudinal con menor superficie es el que se encuentra entre los 3707.1 y
3792 msnm con una superficie del 0.5 %.
La elevación media de la microcuenca es de 3370 msnm, cabe mencionar que este
valor se generó en el punto 5.4.3.2., lo cual se caracteriza por la presencia de
habitas de bosque de pino, bosque de oyamel y bosque de pino encino y un clima
semifrío subhúmedo de los más húmedos.
77
Figura 47. Curva hipsométrica de la microcuenca Río Zoquiapan.
Así mismo de acuerdo a la clasificación realizada por Becerra (2007), que describe
a los tipos de pendientes presentes dentro de una cuenca hidrológica (Figura 13),
se tiene que la microcuenca río Zoquipan presenta una curva hipsométrica que
corresponde a ríos maduros (Figura 47).
La pendiente media para la microcuenca es de 24.47 %, este valor indica que la
cuenca presenta escasa velocidad del escurrimiento y por lo tanto existe mayor
infiltración. Las magnitudes de las avenidas y erosión son menores, y en
condiciones homogéneas de suelo la turbidez del agua y la concentración de
sedimentos disminuyen.
6.1.4.1.4. Parámetros relativos a la red hidrográfica
Los parámetros relativos a la red hidrográfica, evaluados para la microcuenca de
estudio fueron la densidad de drenaje, orden de la red hidrográfica, perfil, pendiente
2800
2900
3000
3100
3200
3300
3400
3500
3600
3700
3800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Alt
itu
d (
msn
m)
Área acumulado %
78
media del cauce principal y tiempo de concentración, obteniendo los siguientes
resultados.
La densidad de drenaje es de 3.49 km/km2, lo que indica que el agua evacua agua
en un tiempo considerable (ni muy rápido ni muy lento), esto de acuerdo a Gaspari
et. al (2012), el cual menciona que en cuanto mayor sea la densidad de drenaje,
más rápida será la respuesta de una cuenca frente a una tormenta, evacuando el
agua en menos tiempo.
Así mismo de acuerdo a clasificación realizada por el INE (2004), la microcuenca
presenta una densidad de drenaje moderada y con base a Hernando (2001), la
microcuenca de estudio presenta áreas medianamente erosionables e
impermeables, así como escurrimientos y valores de erosión considerables. Cabe
mencionar que este parámetro es de suma importancia ya que influye directamente
en el tiempo de concentración y en la mayoría de los índices morfométricos.
A partir del procesamiento realizado de la red hidrográfica mediante el software
Arcgis 10.3, se obtuvo que la microcuenca de estudio presenta cinco órdenes de
corrientes (unidimensional), lo que indica que la respuesta de la microcuenca frente
a una precipitación es mayor, de acuerdo a Aparicio (1994) el cual menciona que
entre más corrientes tenga una cuenca, es decir entre mayor sea el grado de
bifurcación de su sistema de drenaje, más rápida será su respuesta a la
precipitación.
79
Figura 48. Red hidrográfica de la microcuenca del Río Zoquiapan.
En la figura 48, se observa el grado de bifurcación del sistema de la red hidrográfica
de la microcuenca, en el que se muestra cinco órdenes de corrientes, con una
longitud total de la red hidrográfica de 120.43 km y una longitud total del cauce
principal de 14.38 km (Figura 49).
Así mismo, la pendiente media del cauce principal es del 5.88% este valor
representa un valor medio, ya que cada tramo presenta una pendiente propia.
80
Figura 49. Cauce principal de la microcuenca Río Zoquiapan.
En la figura 50, se muestra el perfil del cauce principal de la microcuenca de estudio.
Figura 50. Perfil topográfico del cauce principal de la microcuenca.
PERFIL DEL CAUCE PRINCIPAL
Profile Graph Subtitle
14,00012,00010,0008,0006,0004,0002,0000
3,750
3,700
3,650
3,600
3,550
3,500
3,450
3,400
3,350
3,300
3,250
3,200
3,150
3,100
3,050
3,000
2,950
81
De la misma forma, el tiempo de concentración calculado para la microcuenca fue
de 313.78 minutos, este valor indica el tiempo que tarda en recorrer una gota de
lluvia desde el punto más alto de la cuenca hasta su desembocadura, y de acuerdo
a la clasificación de concentración para las cuencas, realizada por el INE (2004),
pertenece a una clase de tipo lento (Cuadro 7).
6.1.4.2. Resumen de los índices morfométricos
En el siguiente cuadro se presenta un resumen general de los índices morfométricos
calculados de la microcuenca del Río Zoquiapan.
Cuadro 14. Resumen de los índices morfométricos de la microcuenca.
INDICES MORFOMETRICOS UNIDADES VALOR
Unidades
de
Medida
Área Km2 34.50
Perímetro Km 32.00
Altitud mínima Msnm 2942
Altitud máxima Msnm 3792
Proyección WGS84 zona 14
X Centroide M 534663.915
Y Centroide M 2132987.076
Z Centroide Msnm
Parámetros
de forma
Coeficiente de compacidad
(Kc)
unidimensional 1.525
Coeficiente de masividad (Km) unidimensional 97.68
Parámetros
de relieve
Elevación media de la
microcuenca
Msnm 3370
Pendiente media de la
microcuenca
% 22.47
82
Continua…
INDICES MORFOMETRICOS UNIDADES VALOR
Parámetros
relativos de
la red
hidrográfica
Orden de la red hidrográfica unidimensional 5
Densidad de drenaje Km/km2 3.49
Pendiente media del cauce
principal
% 5.87
Tiempo de concentración Minutos 313.78
Longitud del cauce principal Km 14.38
Fuente: Elaborado por el autor, 2016.
83
7. CONCLUSIONES
Con base a la clasificación realizada por Köppen adaptada por Enriqueta
García la microcuenca presenta un clima dominante de tipo C (E) (w2) (w) el
cual corresponde a un clima semifrío subhúmedo de los más húmedos.
Así mismo, presenta tres tipos de suelo correspondientes a Andosol húmico,
Cambisol húmico y Regosol districo.
Se caracteriza en su totalidad por la presencia de rocas ígneas extrusivas de
tipo básica de la era cenozoica.
En ella se ubica una fractura que abarca una pequeña parte de la
microcuenca, que va en dirección noreste-sureste.
Se ubica dentro de la provincia fisiográfica del eje neovolcánico y de la
subprovincia lagos y volcanes de Anáhuac.
De igual manera la microcuenca está influenciada por el sistema de
topoformas de la sierra volcánica con estrato de volcanes o estrato de
volcanes aislados, siendo este el relieve más elevado en la superficie
terrestre.
El rango altitudinal dentro de la microcuenca va de los 2942 a los 3792 msnm.
La microcuenca presenta tres tipos de vegetación los cuales corresponden a
bosque de oyamel, bosque de pino, bosque de pino-encino, y un uso de
suelo, correspondiente a pastizal inducido.
La microcuenca hidrográfica tiene un área de 3450.69 hectáreas y un
perímetro de 32.00 kilómetros.
84
Con un coeficiente de compacidad (Kc) de 1.525 lo que indica que es una
microcuenca con forma de oval oblonga a rectangular oblonga.
Con un coeficiente de masividad (Km) de 97.59, clasificándose como una
microcuenca moderadamente montañosa.
La elevación y pendiente media es de; 3370 msnm y 24.47% lo que indica
que es una microcuenca moderadamente escarpada.
La densidad hídrica es de 3.49 km/km2, lo que indica que evacua el agua en
un tiempo considerable.
Presenta cinco ordenes de corrientes con una longitud total de la red
hidrográfica de 120.43 km.
Con una longitud y pendiente del cauce principal de 14.38 km y 5.87%.
El tiempo de concentración fue de 313.53 minutos (5:32 horas), lo que
determina que el tiempo que tarda en recorrer una gota de lluvia hasta su
desembocadur es de tipo lento.
85
8. RECOMENDACIONES
Para estudios posteriores se recomienda que se siga trabajando en la
actualización de la cartografia en cantidad, calidad y una caracterización más
detallada.
Es recomendable incluir más cuencas de modo que se trabaje con una
cuenca mayor e incluya el área total de la EFEZ.
Se recomienda planear un buen diseño de muestreo para la flora y la fauna
en el área de la microcuenca y la EFEZ, y realizar un análisis comparativo de
diversidad.
Se recomienda elaborar catografía de otras variables por ejemplo la parte
socieconómica.
86
9. FUENTES CONSULTADAS
ANAYA F., O. G. 2012. Caracterización morfométrica de la cuenca hidrográfica
Chinchao, distrito de Chinchao, provincia Huánuco, región Huánuco.
Universidad Nacional Agraria de la Selva. Tingo María, Perú. 79 p.
APARICIO M., F. J. 1994. Fundamentos de hidrología de superficie. Tercera
edición. Limusa. México D.F. 302 p.
CAMINO A., M.et al. 2018. Estudio morfometrico de las cuencas de drenaje de
la vertiente sur del sudeste de la provincia de buenos aires (Argentina).
Revista Universitaria de Geografía, 27 (1),73-97.
CAMPOS A., D. F. 1998. Procesos del ciclo hidrológico. Tercera edición.
Universitaria Potosina. San Luis potosí, SL.P. 529 p.
CAMPOS A., D. F. 2007. Estimación y aprovechamiento del escurrimiento.
Primera edición. San Luis potosí, SL.P. México. 440 p.
CHOW, V. T. 1964. Handbook of Applied Hydrology. McGRAW-HILL. Nueva
York, USA.
CLOTLER., H. 2007. El manejo integral de cuencas en México. Segunda edición.
SEMARNAT. Tlalpan, México, D.F. 347 p.
CUSTODIO G., E; RAMÓN M., M. L.1976. Hidrología subterránea. Primera
edición. Universidad Politecnica de Barcelona. Barcelona. 1157 p.
DÍAZ F., J. C. 2007. Localización de Zonas Potenciales para el Desarrollo de
seis especies forestales en el estado de Tlaxcala. Tesis de Postgrado,
Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, Texcoco, Edo. De México.
87
FAUSTINO J. 2006. Gestión integral de cuencas hidrográficas. Centro
Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE). Turrialba–
Costa Rica. 400 p.
FLORES C., M. O. 2015. Modelación de erosión hídrica de la subcuenca del río
Zimapán, Hidalgo, aplicando el modelo RUSLE 3D. Tesis de licenciatura.
División de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma Chapingo.
Chapingo, Texcoco de Mora, Estado de México. 113 p.
GONZÁLEZ E., J.A. 2014. Caracterización Hidrológica y producción de
sedimentos en la subcuenca del Río Papalotla, Tepetlaxtoc, Edo.
México. Tesis de Licenciatura. Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo.
Chapingo, Texcoco, Edo. De México. 131 p.
HERRERA H., B. E. IBARRA O., M. 1996.Sistemas de información geográfica.
Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, Edo. De México. 238 p.
LÓPEZ C., F; BLANCO C., M. 1976. Hidrología Forestal. Ciudad universitaria,
Madrid. 387 p.
MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. 1998. Restauración hidrológica forestal
de cuencas y control de la erosión: Ingeniería medioambiental. Mundi
prensa. Madrid España. 945 p.
MONROY H., J.M. 2016. Caracterización Morfométrica de la subcuenca del Río
Moctezuma, Sonora. Tesis de Licenciatura. Universidad Autónoma
Chapingo. Chapingo. Chapingo, Texcoco, Edo. De México. 70 p.
ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDADAS PARA LA ALIMENTACIÓN Y LA
AGRICULTURA (FAO). 2007. Las cuencas y la gestión del riesgo a los
88
desastres naturales en Guatemala. Ciudad de Guatemala, Guatemala. 49
p.
SÁNCHEZ V., A. 1987. Conceptos elementales de hidrología forestal, agua,
cuenca y vegetación. División de ciencias forestales. Universidad autónoma
de Chapingo. Texcoco, México. 149 p.
SPRINGALL G., R. 1974. Drenaje de cuencas pequeñas. Instituto de Ingeniería.
UNAM. México, D.F.
ORDOÑEZ G., J. J. 2011. Cartilla Técnica. Ciclo Hidrológico. Foro Peruano para
el agua. Lima Perú 44 p.
PUERTA T., R.; RENGIFO T., J; BRAVO M., N. 2011. Manual Arcgis básico 10.
Universidad nacional agraria de la selva. Facultad de recursos renovables.
148 p.
ZUÑIGA P., H. 2010. La pendiente compleja atributo del territorio, útil en el
ordenamiento espacial del municipio (ensayo técnico). Universidad
Distrital Francisco Jose de Caldas, Facultad del medio ambiente y recursos
naturales. Bogotal D.C. 25 p.
AGER INGENIEROS, IRE S.L. 2003. Sistemas de información geográfica:
características y aplicaciones. http://www.ager.es/productos/gis/sig.pdf.
(13/09/2016).
AGUIRRE N., M. 2011. La cuenca hidrográfica en la gestión integrada de los
recursos hídricos. Revista virtual redesma vol. 5(1). 20 p.
http://www.siagua.org/sites/default/files/documentos/documentos/cuencas_
m_aguirre.pdf. (11/08/2016).
89
BECERRA S., R. A. 2007. Estudio del régimen pluviométrico de una cuenca
empleando funciones ortogonales.
http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/
1979/becerrasoriano.pdf?sequence=1. (02/11/2016).
BREÑA P., A. F; JACOBO V., M. A. 2006. Principios y fundamentos de la
hidrología superficial. Universidad Autónoma Metropolitana. Tlalpan, D.F.
México.http://www.uamenlinea.uam.mx/materiales/licenciatura/hidrologia/pri
ncipios_fundamentos/libro-PFHS-05.pdf. (09/11/2016)
BONAYAS., P. R. 2014. Aplicación de los sistemas de información geográfica
en la gestión hidrológica. http://blogdelagua.com/inicio/aplicacion-de-los-
sistemas-de-informacion-geografica-en-la-gestion-hidrologica/.
(29/09/2016).
COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA (CONABIO). 2016. Procesos ecológicos.
http://www.biodiversidad.gob.mx/ecosistemas/procesose.html. (25/08/2016).
CONFEDERACIÓN DE EMPRESARIOS DE ANDALUCIA (CEA). 2010. Sistemas
de información geográfica y aplicaciones empresariales.
http://sig.cea.es/aviso_legal. (29/09/2016).
FERNÁNDEZ., V. et al. 2009. Aplicación de los SIG y modelos de propagación
a la identificación de áreas de riesgo de incendios forestales en la zona
costera, Uruguaya del Rio Plata. http://www.ecoplata.org/wp-
content/files_mf/2009aplicaciondesigymodelosdepropagaconalaidentificaci
%C3%B3ndeareasderiesgodeincendiosforestalesenlazonacostera.pdf
(26/09/2016).
90
GASPARI J F., G. et al. 2012. Caracterización Morfométrica de la cuenca alta
del Rio Sauce Grande, Buenos aires Argentina.
file:///C:/Users/bms/Downloads/476-2163-1-PB.pdf. (09/11/2016).
HANSEN A., F. A. 2008. Apuntes de cartografía.
http://www.inegi.org.mx/inegi/spc/doc/INTERNET/Apuntes%20de%20cartog
raf%C3%ADa.pdf. (18/09/2016).
INSTITUTO NACIONAL DE ESTADISTICA Y GEOGRÁFIA (INEGI). 2008. Sistema
de cuencas nacionales de México, sistema de cuencas economicas y
ecologicas de méxico 2003-2006: base 2003.
https://books.google.com.mx/books?id=H-
OwDgAAQBAJ&pg=PA128&lpg=PA128&dq=es+una+zona+delimitada+topo
gr%C3%A1ficamente+que+desagua+mediante+un+sistema+fluvial,+es+dec
ir+la+superficie+total+de+tierras+que+desaguan+en+un+cierto+punto+de+
un+curso+de+agua+o+r%C3%ADo.+C&source=bl&ots=KTC-
yk5ONq&sig=c3HT2Y9Iqq8DrlEY6L8ZIoaCyqA&hl=es&sa=X&ved=2ahUKE
wji0rv9nardAhWJ5YMKHTP7BYkQ6AEwCXoECAgQAQ#v=onepage&q&f=f
alse (07/09/2018).
INSTITUTO NACIONAL DE ESTADISTICA Y GEOGRÁFIA (INEGI). 2011.
http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/recnat/geologia/doc/dd_geologicos_
v2_50k.pdf (30/10/2016).
INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA Y CAMBIO CLIMÁTICO (INECC). 2016.
Subtemas sobre manejo integral de cuencas hídricas.
http://www.inecc.gob.mx/cuencas-conceptos. (30/08/2016).
INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA Y CAMBIO CLIMÁTICO (INECC). 2016.
Subtemas sobre manejo integral de cuencas Hídricas.
http://www.inecc.gob.mx/cuencas-conceptos. (30/08/2016)
91
INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA Y CAMBIO CLIMÁTICO (INECC). 2016.
Términos comunes de la Dirección General de Investigación en
Ordenamiento Ecológico y Conservación de Ecosistemas.
http://www.inecc.gob.mx/dgioece/glosario.html. (30/08/2016).
INSTITO NACIONAL DE ECOLOGÍA (INE).2004. Análisis morfométrico de
cuencas: caso de estudio del parque nacional pico de Tancítaro.
http://www.inecc.gob.mx/descargas/cuencas/morfometria_pico_tancitaro.pdf
(01/11/2016).
MARIN., I. .2010. Aplicaciones medioambientales de los SIG.
http://www.ambientum.com/revista/2010/febrero/aplicaciones-
medioambientales-SIG.asp. (13/09/2016).
MERCANO E., J. 2004. Centro virtual de información del agua.
http://www.agua.org.mx/el-agua/que-es. (26/08/2016)
ORDOÑEZ G., J. J. 2011. Aguas subterráneas acuíferos.
http://www.gwp.org/Global/GWP-
SAm_Files/Publicaciones/Varios/Cuenca_hidrologica.pdf. (26/08/2016)
ROSETE V., F.; BOCCO G. 1999. Ordenamiento territorial. Bases conceptuales
y estrategias de aplicación en México.
file:///C:/Users/bms/Downloads/rga-1534.pdf. (26/10/2016)
SECRETARIA DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
(SEMARNAT). 2014. Actualización del programa de ordenamiento
ecológico estatal, estado de Durango.
http://seigsrnyma.durango.gob.mx/docs/Fase_Caracterizacion.pdf.
(29/10/2016).
92
S/A. Modelización Hidrológica de un área experimental en la Cuenca del Rio
Guayas.
http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/23364/Cap%C3%ADtulo_4
_-_Materiales_y_m%C3%A9todos.pdf?sequence=8.(26/08/2016)
VEGA L., E. 2015. Cuencas de México; Usos consuntivos del agua y presiones
antrópicas sobre las cuencas en México.
http://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/135591/cuencas_web.pdf.
(21/08/2016).
MONTERROSA R., G. G. 2015. Cuencas de México; Cuencas hidrológicas de
México.http://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/135591/cuencas_w
eb.pdf. (21/08/2016).
SÁNCHEZ., M. A.; FERNÁNDEZ., A. A.; ILLERA P. 1999. Los sistemas de
información geográfica en la gestión forestal.
http://www.aet.org.es/congresos/viii/alb24.pdf. (23/09/2016).
10. COMO CITAR ESTA TESIS
MENDOZA Y.L.; VILLEGAS R.I.; ZAMUDIO S.J.F.; MACEDO C.A.; VELAZQUEZ
R.L; CARRILLO E.G. (2018). Sistema de información Geográfica aplicado
la microcuenca Río Zoquiapan. Tesis de licenciatura. División de Ciencias
Forestales de la Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, Texcoco de
Mora, Estado de México, México. 98 p.
